Mehrkanal - Aufnahmeverfahren

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1 Diplomarbeit Mehrkanal - Aufnahmeverfahren für das 5.1 Format nach ITU-R BS.775 ausgeführt zum Zweck der Erlangung des akademischen Grades einer/eines Diplom-Ingenieurin/Diplom-Ingenieurs für technisch-wissenschaftliche Berufe am Masterstudiengang Telekommunikation und Medien der Fachhochschule St. Pölten unter der Erstbetreuung von DI Andreas Büchele Zweitbegutachtung von DI Franz Zotlöterer ausgeführt von Tobias Rescheneder. BSc Tm St. Pölten im März 2009 Unterschrift

2 Ehrenwörtliche Erklärung Ich versichere, dass - ich diese Diplomarbeit selbständig verfasst, andere als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht benutzt und mich auch sonst keiner unerlaubten Hilfe bedient habe. - ich dieses Diplomarbeitsthema bisher weder im Inland noch im Ausland einem Begutachter oder einer Begutachterin zur Beurteilung oder in irgendeiner Form als Prüfungsarbeit vorgelegt habe. Diese Arbeit stimmt mit der von den Begutachter/inne/n beurteilten Arbeit überein Ort, Datum Unterschrift 2

3 Kurzfassung Kurzfassung Diese Arbeit befasst sich mit aktuellen Mehrkanal Aufnahmetechniken für das 5.1 Format. Neben einem Überblick über das räumliche Hören, werden Bedingungen für eine ideale Aufnahmeanordnung beleuchtet. Im Vordergrund stehen dabei die Möglichkeiten des Formats, wie Vermittlung von Raumeindruck und Einhüllung. Schwerpunktmäßig werden die Konzepte MMAD nach Williams sowie OCT nach Theile betrachtet. Während Bei MMAD beziehungsweise der Idealen Nierenanordnung INA die Abdeckung des gesamten Aufnahmebereichs nach Gesichtspunkten des stereofonen Aufnahmewinkels im Vordergrund steht, wird bei OCT Übersprechen zwischen den Kanälen minimiert und somit dem Drei - Phantomschallquellen - Problem entgegnet. Eingegangen wird auch auf eine mögliche Ergänzung des L-C-R Hauptmikrofons mittels Raummikrofon Anordnung, wobei hier der Einsatz des IRT Kreuzes näher erläutert wird. Eine räumliche Gestaltung durch Delay wird dabei ebenso in Betracht bezogen, wie die jeweilige 2/0 Kompatibilität der Konfiguration. Schließlich kommt es zur Mehrkanal Konzertaufnahme in der Franziskanerkirche in Wien, welche nach dem Konzept Haupt- Raum- Stützmikrofon geplant und umgesetzt wird. Als Frontsystem kommt INA3 zum Einsatz, ergänzt durch ein IRT Kreuz zur Übertragung des Raumeindrucks. Das Raummikrofon sorgt für Einhüllung und überzeugt durch ein voluminöses Abbild des indirekten Schallanteils. Die Konzertaufnahme setzt sich aus den Abschnitten Chorgesang, Blechbläser und Schauspieler zusammen, welche individuell abgemischt und beurteilt werden. 3

4 Abstract Abstract This thesis is about recording techniques for 5.1 Surround. After introducing into spartial hearing, conditions for an optimum five channel main microphone are discussed. It should exploit the principal benefits of the 3/2-stereo Format to ensure maximum localisation focus and to offer improved spartial impression and enveloping atmosphere. The thesis concentrates on the methods Multi Microphone Array Design MMAD and Optimiced Triangel OCT. While MMAD respectively the INA cardoid configurations are designed in line with the Williams Curves aiming optimum attachment of the recording areas, OCT is optimised regarding the interchannel crosstalk. Finally, a 5.1 Surround recording of an concert at the Franziskanerkirche in Vienna is planned and realized, using the recording concept main microphone / room microphone / spot microphone. As main microphone it is used an INA 3 arrangement while an IRT cross is added as a room microphone for spartial imaging. The sections brass, choral singing and acting of the recording are individually mixed and valued. 4

5 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Ehrenwörtliche Erklärung... 2 Kurzfassung... 3 Abstract... 4 Inhaltsverzeichnis Einleitung Räumliches Hören Lokalisation in der horizontalen Hörebene Lokalisation in der vertikalen Hörebene Räumliches Hören bei Lautsprecherwiedergabe Wiedergabeanordnung nach ITU-R BS Lautsprecheranordnung Spurbelegung für Aufzeichnung und Programmaustausch Überlegungen zur optimalen Mehrkanal Mikrofonanordnung Zwei Stereobasen statt L,R plus Center Drei - Phantomschallquellen Problem Laufzeit- oder Intensitätsstereofonie Mehrkanal Aufnahmetechniken Multi Microphone Array Design nach Williams Segmentierung des Schallfeldes Kopplung der Segmente Erzeugung von Offset Vorgehensweise zur Gestaltung eines Williams Mikrofon Arrays Fordere Dreiergruppe Hinteres Paar Seitliche Segmente INA Nierenanordnung INA INA ASM Mikrofonhalterung Microtech Gfell OCT

6 Inhaltsverzeichnis OCT Frontsystem Bassausgleich OCT OCT Surround Erweiterung mit IRT Kreuz Erweiterung mit Hamasaki Square IRT Kreuz Decca Tree Fukada Tree Doppel - MS Stereofonie Surround Kugelflächenmikrofon KFM Überlegungen zur freien Mikrofonierung Haupt- Stütz- und Raummikrofon: Einsatz von Delay Abwärtskompatibilität von 5.1 Aufnahmen Surround Aufnahme Franziskanerkirche Planung und Aufnahme Mischung und Beurteilung der Aufnahme Abschnitt 1: Bläserensemble L-C-R Frontabbild: Raummikrofon: Stützmikrofone LFE Kanal Abschnitt 2: Chor mit Bläserensemble L-C-R Frontabbild Stützmikrofone Raummikrofon Abschnitt 3: Schauspieler Resümee und Ausblick Anhang A: Literaturverzeichnis Anhang B: Internetrecherche Anhang C: Abbildungsverzeichnis Anhang D: Verzeichnis der Tabellen Anhang E: AKG Perception Danksagung

7 Einleitung 1 Einleitung Der Begriff Stereofonie stammt aus dem griechischen und bedeutet übersetzt soviel wie räumlicher, ausgedehnter Klang. Tatsächlich ist es mit herkömmlicher Zwei-Kanal Stereofonie aber nur sehr begrenzt möglich, ein Schallereignis räumlich zu reproduzieren. Ein natürlicheres dreidimensional wirkendes Klangbild, das den Hörer umgibt erscheint erst durch die Mehrkanalstereofonie realisierbar. Dabei ist eine möglichst originalgetreue Klangreproduktion, ein schon lange gehegter Traum. Das reale Hören ist zwar auch durch die Mehrkanaltechnik nicht perfekt nachbildbar, stellt aber einen großen Schritt in diese Richtung dar und führt zu einem insgesamt verbesserten Höreindruck. Bis zu den heutigen Formen der Mehrkanal Stereofonie war es ein Weg über viele Stationen. Angefangen bei der Monophonie über die Stereofonie stand schon bald die bessere Abbildung des Raumes zur naturgetreueren Wiedergabe von Schallsignalen im Vordergrund. Die Entwicklung auf dem Gebiet der Tonaufnahme und Wiedergabe zielte daher auf die Ausdehnung der Richtungsinformation um den Hörer herum ab. Es folgten Versuche mit Vierkanalton beziehungsweise der Quadrophonie und der Mehrkanalton hielt nach und nach Einzug in die Musik und vor allem Filmindustrie. Durch die Empfehlung 775 BS-1 der ITU wurde schließlich ein einheitlicher Standard für ein 5.1 Mehrkanalsystem geschaffen, welcher Übertragungskanäle und Lautsprecheranordnung vereinheitlicht. Damit war ein Grundstein gelegt, wobei vor allem auch mehrkanalfähige Medien wie die DVD eine beschleunigte Verbreitung ermöglichten. Surroundwiedergabe im 3/2 beziehungsweise 5.1 Format hat sich heute vor allem im Film und Heimkinobereich etabliert. Obwohl die kommerzielle Verbreitung im reinen Audiobereich langsamer voranschreitet und noch relativ wenige Hörer über geeignete technische Voraussetzungen verfügen, wird auch dieses Segment konsequent weiterentwickelt und vorangetrieben. 7

8 Einleitung Während Surround Sound bei Film und Fernsehen vorrangig durch Mischung geschaffen wird, steht bei dieser Arbeit die direkte Mehrkanal Aufnahme von Schallereignissen im Vordergrund. Dabei reicht es nicht, ein Zwei-Kanal- Stereoaufnahmestem zu erweitern, vielmehr werden für ein Mehrkanal- Hauptmikrofonsystem völlig neue Aufnahmekonzepte benötigt. Toningenieure beschäftigen sich mittlerweile schon seit vielen Jahren mit dieser Technologie, wodurch einige Techniken sich bereits etablieren konnten. Die Konzepte unterscheiden sich grundlegend in Ihren Klangeigenschaften, Einsatzgebieten und Möglichkeiten. 8

9 Räumliches Hören 2 Räumliches Hören Das räumliche Hörvermögen des Menschen, ergibt sich aus dem Zusammenwirken von Richtungs- und Entfernungshören. Eine entscheidende Rolle spielen dabei stets Erfahrungswerte des Gehörs. Bei der Richtungswahrnehmung kommen unterschiedliche Mechanismen für die Lokalisation von Schallereignissen in der horizontalen und vertikalen Ebene zum Einsatz. Die Richtungswahrnehmung in der Horizontalebene beruht auf Signalunterschiede an den beiden Ohren. Für Richtungswahrnehmung in der vertikalen Ebene sind Klangfärbungen maßgebend. Für die Wahrnehmung der Entfernung sind Lautstärke, Klangfärbung und das Verhältnis von Direkt zu Diffusschall entscheidend. Eine übergeordnete Rolle spielt bei der Lokalisierung von Schallereignissen stets die erstankommende Wellenfront. Die Genauigkeit der Lokalisierung der Schallquelle hängt wesentlich von Erfahrung und Übung des Gehörs ab. vgl. [1] Bei Lautsprecherwiedergabe müssen einige Besonderheiten bei der Schallwahrnehmung bedacht werden. 2.1 Lokalisation in der horizontalen Hörebene Die Lokalisation in der horizontalen Ebene beruht auf Unterschiede der Signale an den Ohren, die sich ergeben wenn die Schallquelle aus der Mitte auswandert. Bei Schallquellen welche sich in der horizontalen Hörebene außerhalb der Mitte befinden, treten zwischen den beiden Ohrsignalen Laufzeitdifferenzen sowie frequenzabhängige Pegeldifferenzen und somit auch Klangfarbenunterschiede auf. Die interaurealen Zeitdifferenzen betragen bis zu 0,63 ms. [2] Auftretende Pegelunterschiede erreichen für das Sprachspektrum bis etwa 7 db und bei Musik je nach Spektrum 7 bis 10 db. Beide Arten von interaurealen Signalunterschieden wirken bei der Richtungswahrnehmung beim natürlichen Hören stets zusammen. Interaureale Laufzeitunterschiede werden allerdings als das wichtigste Merkmal für die Lokalisation angesehen und treten weniger abhängig von der Zusammensetzung 9

10 Räumliches Hören des Signals auf. Das Gehör kann für Frequenzen von 800Hz bis 1600Hz dem Schwingungsverlauf Zeitdifferenzen beziehungsweise Phasendifferenzen entnehmen, wodurch in diesem Frequenzbereich auch Sinusschwingungen lokalisiert werden können. Bei höheren Frequenzen über 1600Hz wird der Vergleich der Hüllkurven zu Zeitdifferenzen führen. Demgegenüber haben interaureale Pegeldifferenzen, verursacht durch Abschattung von Kopf und Ohrmuschel eine geringere Bedeutung für die Lokalisation von Schallquellen. Das Ohr ist fähig, Pegeldifferenzen zu erkennen und als Richtungsinformation auszuwerten. Dies geschieht vor allem durch selektiven Vergleich der Ohrsignale in den einzelnen Frequenzgruppen. Aufgrund der mehrdeutigen Zusammenhänge zwischen Frequenz, Pegel, und Einfallswinkel ist die Zuordnung zwischen Pegeldifferenz und Schallereignisrichtung allerdings komplexer und für einige Schallsignale nur eingeschränkt möglich. Die Lokalisationsunschärfe in der horizontalen Hörebene ist abhängig von der Art des Signals. Sie erreicht in Blickrichtung 2 bis 3 und nimmt bei seitlichem Schalleinfall auf etwa 4,5 zu. [3] Impulsartiger Schall, wie ihn die meisten Schallquellen abgeben, sowie breitbandige Signale werden wesentlich genauer lokalisiert werden als schmalbandige Signale. Dauertöne werden bei niedrigen Frequenzen vorwiegend durch Laufzeitunterschiede lokalisiert, bei höheren Frequenzen vorwiegend durch Pegeldifferenzen. Bei breitbandigen Dauersignalen wird die Hörereignisrichtung vorrangig durch Pegeldifferenzen sowie der zeitliche Verschiebung der Hüllkurven der Signale an den Ohren bestimmt. 2.2 Lokalisation in der vertikalen Hörebene Bei der Lokalisation in der vertikalen Ebene kommt es bei Schalleinfall zu keinen nennenswerten Laufzeit und Pegelunterschieden zwischen den Signalen an den beiden Ohren. Die Erhebung der Schallquelle wird durch Klangfarbenunterschiede bestimmt, die durch die Form und Beschaffenheit von Kopf und Ohren und der entsprechenden Schallbeugung und Abschattung entstehen. Abhängig von der Einfallsrichtung des Schalls kommt es zur Anhebung bestimmter Frequenzbänder, der sogenannten richtungsbestimmenden Frequenzbänder. 10

11 Räumliches Hören Die Lokalisationsunschärfe in der vertikalen Hörebene ist wesentlich größer als in der horizontalen Ebene. Dabei spielen Erfahrungen des Gehörs und Art des Schallsignals eine erhebliche Rolle. Breitbandige Signale können gut, schmalbandige Signale in der Medianebene kaum lokalisiert werden. Entscheidend ist auch die Bekanntheit der Schallquelle. Bei einem bekannten Sprecher, liegt die Lokalisationsunschärfe des Erhebungswinkel bei etwa 9 in Vorwärtsrichtung. [4] 2.3 Räumliches Hören bei Lautsprecherwiedergabe Bei der Wiedergabe über einen einzelnen Lautsprecher kommt es bei der Lokalisation zu ähnlichen Bedingungen wie bei natürlichen Schallquellen. Bei stereofoner Wiedergabe über mehrere Lautsprecher kommt es zur räumlichen Verteilung der Hörereignisse. Dies wird durch ein besonderes Phänomen der Schallwahrnehmung ermöglicht, der Bildung sogenannter Phantomschallquellen. Demnach wird zwischen zwei entsprechend positionierten Lautsprechern, welche dasselbe Signal gleichzeitig abstrahlen, eine fiktive Schallquelle in der Mitte der Basis wahrgenommen. Diese Phantomschallquelle wandert abhängig von Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen den Lautsprechersignalen seitlich entlang der Lautsprecherbasis aus, bis sie schließlich in einem der beiden Lautsprechern stehen bleibt. Dieser Effekt ist grundlegend für die stereofone Wiedergabe und ermöglicht die Illusion einer räumlichen Schallwiedergabe. Pegeldifferenzen führen in der Regel zu stabileren Phantomschallquellen. Bei einer Pegeldifferenz von etwa 15 bis 25 db ist die Phantomschallquelle soweit ausgewandert, dass sie ganz an dem Ort des Lautsprechers mit dem höheren Pegel stehen bleibt. Bei Laufzeitdifferenzen führen Unterschiede bis etwa 1,5 ms zu Phantomschallquellen auf der Stereobasis. Ab einem Laufzeitunterschied zwischen 3 und 30 ms wird das Gesetz der ersten Wellenfront wirksam und Signale werden nur an dem Ort, also jenem Lautsprecher gehört welcher das Signal zuerst abstrahlt, auch wenn der andere Lautsprecher einen bis zu 10dB 11

12 Räumliches Hören höheren Pegel besitzt. Die Wirkung von Pegel- und Laufzeitdifferenzen wirken zusammen wodurch sie auch in der Aufnahmetechnik kombiniert werden. Die richtungstreue Lokalisation der Phantomschallquelle ist nur innerhalb eines schmalen Bereichs möglich. Zudem erweisen sich Phantomschallquellen in ihrer Lokalisation störanfällig und im Klangbild kommt es zur typischen Färbung entsprechend eines Kammfilters. Oft reagiert das Gehör mit einer scheinbaren Erhebung der fiktiven Schallquelle. Phantomschallquellen erscheinen oft weniger präsent oder haben einen weniger präzisen Hörort. Bei der 3/2 Mehrkanalstereofonie ist die Mittelschallquelle aufgrund des Centerkanals eine Realschallquelle, wodurch ein richtungsstabileres Klangbild ermöglicht wird. vgl. [1], [2]; 12

13 5.1 Wiedergabeanordnung nach ITU-R BS Wiedergabeanordnung nach ITU-R BS.775 In dieser Arbeit wird stets von Hörbedingungen auf einer 5.1 Wiedergabeanordnung gemäß ITU-R BS 775 ausgegangen. Diese Empfehlung stellt einen Standard einheitlicher Mehrkanalsysteme dar und beschreibt die Bedingungen für Höranordnungen vorrangig für die Klangbewertung bei Mehrkanalwiedergabe. Unter dem Titel Hörbedingungen und Wiedergabeanordnungen für die Mehrkanalstereofonie ist die Empfehlung durch das Surround Sound Forum SSF auch in Deutsch erschienen. Die Empfehlung ist primär für Studios gedacht, um die Beurteilung des Tonsignals in Referenzräumen und Regieplätzen zu ermöglichen. Weitestgehend ist sie aber auch für den Heimbereich gültig. Kommt die Heimanlage der Anordnung nahe, entspricht das Ergebnis bestmöglich den Intentionen bei der Produktion. Unter Hörbedingungen ist die Wirkung eines Schallfeldes am Bezugsort bei Lautsprecherwiedergabe zu verstehen. Grundsätzlich ist die ITU 775 Empfehlung für die Produktion von Mehrkanal-Audio für Heimwiedergabe gedacht. Daher fällt der resultierende Sweet Spot bei entsprechenden Parametern eher klein aus. vgl.[5] Das genormte Format stellt dafür einen bestmöglichen Kompromiss für Tonwiedergabe mit und ohne Bild dar. 3.1 Lautsprecheranordnung Ein wesentlicher Bestandteil der Empfehlung ist die sehr konkrete Festlegung der Lautsprecherpositionen. Diese werden beim 5.1 Format entsprechend Abbildung 1 angeordnet wobei die Position des Subwoofers nicht standardisiert ist. Zwischen C und LS, RS spannt sich ein Winkel von 100 bis 120 auf. Der Winkel zwischen L,R und C beträgt 30 woraus sich zwischen L und R 60 ergeben. [6] Die fünf möglichst identischen Lautsprecher werden in einer Höhe von 1,2m positioniert, wobei die beiden Surround Lautsprecher eine Neigung von 15 nach unten aufweisen. 13

14 5.1 Wiedergabeanordnung nach ITU-R BS 775 Erst durch die Erweiterung der 3/2 Anordnung um den Subbass LFE ergibt sich das 5.1 Format. Die Anordnung des Subwoofers ist nicht standardisiert, wodurch dieser frei im Raum platziert werden kann. Dies liegt vor allem daran, dass die vom LFE übertragenen tieffrequenten Signalanteile bis maximal 120 Hz vom menschlichen Ohr nur schlecht geortet werden können. Zur Erhaltung der Abwärtskompatibilität sollten keine programmrelevanten Signalanteile ausschließlich über diesen Kanal übertragen werden. Bei Heimsystemen werden häufig auch die Tieftonanteile der Hauptlautsprecher auf den Subwoofer geleitet. Damit wird vor allem der Konstruktion sehr kleiner Lautsprecher Rechnung getragen. Obwohl der Subwoofer neben dem LFE Kanal dann auch Tieftonanteile der anderen Kanäle wiedergibt, sind solche Konfigurationen entsprechend dem 5.1 Standard zulässig. Abb. 1: Wiedergabeanordnung für 5.1 nach ITU-R BS.775. Die Position des Subwoofers ist relativ beliebig Auch die Lautsprecheranordnung stellt einen Kompromiss zwischen optimalen akustischen Eigenschaften im Studio und Zumutbarkeit im Heimbereich dar. Diese Anforderung lässt sich wohl auch noch am ehesten im Heimbereich realisieren. 14

15 5.1 Wiedergabeanordnung nach ITU-R BS 775 Andererseits kann zur realistischen Beurteilung der Aufnahmen im Studio auch über Heimlautsprecher abgehört werden. 3.2 Spurbelegung für Aufzeichnung und Programmaustausch Um den Austausch von Mehrkanal Produktionen zu erleichtern wird durch ITU 775 die Spurenbelegung auf dem Aufzeichnungsmedium festgelegt. Ausgegangen wird von der Verwendung eines 8 Kanal Aufzeichnungsformates. Auch wenn viele Aufnahmegeräte heute über deutlich mehr Spuren verfügen, sollte die Spurenbelegung bei Hörfunk und Fernsehen unbedingt eingehalten werden. Spur Signal Bemerkung 1 L (Links) 2 R (Rechts) 3 C (Center) 4 LFE (Low Frequency Effect) Optionales Tiefbass und Effektsignal 5 LS (Links Surround) Bei Monosurround 3 db 6 RS (Rechts Surround) Bei Monosurround 3 db 7 frei nutzbar Vorzugsweise linkes Signal einer 2/0- Stereo-Abmischung 8 frei nutzbar Vorzugsweise linkes Signal einer 2/0- Stereo-Abmischung Tabelle 1: Spurbelegung für die Aufzeichnung im 5.1 Format auf ein 8-Spur- Medium 15

16 Überlegungen zur optimalen Mehrkanal Mikrofonanordnung 4 Überlegungen zur optimalen Mehrkanal Mikrofonanordnung Betrachtet man die Lautsprecheranordnung nach ITU-R BS 775, so sollte durch die drei vorderen Kanäle eine gute Lokalisation bei hohen Anteil von Direktschall erreicht werden. Die beiden hinteren Surround Kanäle geben Atmosphäre und Raum, also entsprechende Reflexionen und Hall wieder und sorgen damit für Einhüllung. Ein Mehrkanal Hauptmikrofonsystem sollte daher vor allem zwei Funktionen erfüllen. Einerseits die Aufnahme des Direktschalls einschließlich erster Wellenfront, um die Richtungsabbildung zu gewährleisten, und andererseits den Raum durch Übertragung von indirekten Schall abbilden. Vor allem sollte das Mikrofonsystem die Möglichkeiten des 5.1 Formates nutzten und Vorteile gegenüber Zwei-Kanal-Stereo ausspielen. Dies soll sich keinesfalls auf die zusätzlichen Surround Kanäle beschränken. Vielmehr gilt es auch die Vorteile einer Abbildung der Front mittels 3 Kanälen optimal zu nutzen. Durch den Mittenkanal kann eine richtungsstabilere Abbildung erzielt werden. Durch Verwendung zweier 30 Stereobasen kommt es zudem zu einer Verbreiterung der Hörzone. So kann der Bereich der idealen Abhörposition ausgedehnt werden. Auch mehr Klarheit und eine schönere Klangfarbe sind durch den zusätzlichen mittleren Kanal möglich. [8] Durch entsprechende Mikrofontechnik kann also eine überlegene Darstellung hinsichtlich Lokalisierung, Wahrnehmung von Tiefe, räumlicher Eindruck und einhüllende Atmosphäre erreicht werden. 4.1 Zwei Stereobasen statt L,R plus Center Das Front Lautsprecher Triple kann nun sowohl als 2 Stereo Paare mit je 30, als auch als ein Stereopaar mit 60 und ergänzenden Center angesehen werden. Würde man analog zur zweiten Annahme ein Stereo Signal auf die Kanäle Links und Rechts leiten und mittels der Summe der beiden Signale die Mitte über den 16

17 Überlegungen zur optimalen Mehrkanal Mikrofonanordnung Center Kanal stützen, so gäbe es mittig sowohl eine Phantomschallquelle als auch einen harten Center vom gleichen Signal. Weder Pegel noch Position der Sweet Spots stimmten überein und es käme zu ungünstigen Kammfilter Effekten. vgl.[9] Für die optimale Abbildung des vorderen Bereichs mittels 3 Kanälen sollten diese deshalb als 2 Stereobasen mit je 30 angesehen werden. Es bedarf daher einer Anordnung von 3 Mikrofonen, deren Abstand, Winkel und Richtcharakteristik so gewählt sind, dass es eine möglichst eindeutige Phantomschallquellen Abbildung jeweils zwischen L-C und C-R gibt. Unerwünscht ist hingegen eine Phantomschallquelle zwischen L und R Kanal. 4.2 Drei - Phantomschallquellen Problem Ein grundlegendes Problem, das es bei einer Aufnahme des vorderen Bereichs mittels 3 Kanälen besonders zu berücksichtigen und zu vermeiden gilt, ist das der drei Phantomschallquellen. Abb. 2: 3 Phantomquellen Problem bei 3 Mikrofonen Eine Schallquelle (Abb. 2) wird von jedem der drei Mikrophone aufgenommen. Diese wirken als 3 verschiedene Stereosysteme Center - Rechts, Center - Links und Links - Rechts. Es kommt zur Bildung von 3 Phantom Schallquellen C-R, C-L und L-R deren Richtung und Ausdehnung von Pegel- und Laufzeitdifferenzen entsprechend der Mikrofonanordnung abhängen. Tatsächlich hört man nicht jede der 3 Pantomschallquellen sondern eine Verbreiterte. Daraus resultieren wiederum 17

18 Überlegungen zur optimalen Mehrkanal Mikrofonanordnung Kammfiltereffekte, eine ungenauere Abbildung und schlechtere 2/0 Downmix Eigenschaften. vgl.[9],[10]; Am besten lässt sich diese Problematik vermeiden, wenn sich die Bereiche L-C und C-R nicht überscheiden. Signale von links sollten daher möglichst schwach vom Mikrofon des R Kanals aufgenommen werden und umgekehrt. Mittige Schallquellen sollten möglichst nur vom mittleren Mikrofon übertragen werden. 4.3 Laufzeit- oder Intensitätsstereofonie Alle Aufnahmetechniken basieren in unterschiedlichen Maße auf Laufzeitdifferenzen und / oder Pegeldifferenzen zwischen den Kanälen. Laufzeitund Intensitätsstereofonie haben unterschiedliche Qualitäten des Klangbildes zur Folge und können auch kombiniert werden. Positive Eigenschaften der Laufzeitstereofonie sind die große räumliche Tiefe bei guter Tiefenstaffelung der Schallquellen und die beeindruckende Raumillusion. Diese kann in einem größerem Bereich wahrgenommen werden, da durch die Dekorrelation der Signale der Sweet Spot erweitert wird. Andererseits ist die Lokalisierbarkeit der Schallquellen nicht so gut möglich. Bei Hauptmikrofonverfahren in Intensitätsstereofonie ist die Tiefenstaffelung weniger ausgeprägt, da zwischen den Signalen keine Laufzeitunterschiede entstehen und diese daher korreliert sind. Dafür zeichnen sich Intensitätsstereofonieverfahren durch gute Lokalisierbarkeit der Schallquellen aus, wobei diese Eigenschaft nur an der relativ engen idealen Hörposition zutrifft. Bei Surround Aufnahmen wird oft dem einhüllenden Charakter der Aufnahme und der vermittelten räumlichen Tiefenstaffelung ein höherer Stellenwert beigemessen als einer optimalen Lokalisation am Sweet Spot. Reine Intensitätsstereoverfahren in Form von koinzidenten Mikrofonanordnungen oder der Ambifonie spielen tatsächlich gerade bei Mehrkanal Musikaufnahmen eine untergeordnete Rolle. Dennoch sind die positiven Lokalisationseigenschaften durch Pegelstereofonie für einen natürlichen Höreindruck auch bei Musikaufnahmen essentiell. Vgl. [11], [12] 18

19 Überlegungen zur optimalen Mehrkanal Mikrofonanordnung Der überwiegende Anteil der Aufnahmeverfahren stellt daher eine Kombination von beiden Verfahren dar. Dadurch können die Vorteile der Intensitätsstereofonie wie präzise Abbildung und gute Lokalisierung mit denen der Lauzeitstereofonie (gute Räumlichkeit, Tiefenstaffelung) verbunden werden. 19

20 Mehrkanal Aufnahmetechniken 5 Mehrkanal Aufnahmetechniken 5.1 Multi Microphone Array Design nach Williams Segmentierung des Schallfeldes Grundlage für das Konzept von Mehrkanal Arrays nach Williams ist die Aufteilung des Schallfeldes in Segmente, wobei jedes Segment dem Aufnahmewinkel zwischen jeweils zwei benachbarter Nierenmikrofone entspricht. Bei einem 3/2 System mit einem gewünschten Abdeckungsbereich von 360 kommt es zur Bildung von 5 Segmenten. Abb. 3: Abdeckung des gesamten Aufnahmebereichs bei Critical Linking zwischen allen fünf Segmenten Williams bezeichnet den Aufnahmebereich eines Segmentes als Abdeckwinkel. Dieser ist relativ zum Winkel der Hauptachsen beweglich und daher im Gegensatz 20

21 Mehrkanal Aufnahmetechniken zum üblichen stereofonen Aufnahmewinkel nicht zwingend symmetrisch zur mittleren Achse. Während der Aufnahmewinkel SRA (Stereophonic Recording Angle) mit beispielsweise +/- 40 angegeben wird, spricht man bei Mehrkanal Arrays von einem Abdeckwinkel (Coverage Angel) von beispielsweise 80. vgl[13] Für die erwünschte gleichmäßige Abdeckung des gesamten Aufnahmebereiches müssen die Segmente nahtlos aneinander anschließen. Diese Kopplung der jeweiligen Abdeckwinkel, wird als Critical Linking bezeichnet. Es soll weder zu Überlappungen noch zu Lücken kommen, um eine homogene Reproduktion des Schallfeldes zu gewährleisten Kopplung der Segmente Um Critical Linking für verschiedene Multi Microphone Arrays zu ermöglichen, muss der Winkel eines Segmentes in Relation zur Symmetrieachse jeweils veränderbar sein. Ohne Korrekturen ist eine lückenlose Kopplung nur möglich, wenn Abdeckwinkel und Öffnungswinkel gleich groß sind. Dies wäre bei der Aufteilung des Schallfeldes in fünf gleich große Segmente mit jeweils 72 Abdeckwinkel der Fall. Die Drehung des Aufnahmebereichs wird als Offset bezeichnet. Abbildung 4 veranschaulichen eine Drehung des stereofonen Aufnahmewinkels mit einem positiven Offset von 20. Dabei stimmen die linke Grenze des Abdeckwinkels mit der Mikrofonachse des linken Mikrofons überein. Abb. 4: Positiver Offset von 20 ; Der linke Rand des SRA steht parallel zur linken Mikrofonachse Die Ankopplung zweier Segmente FLS (Front Left Segment) und FRS (Front Right Segment) zur vorderen Dreiergruppe eines Mehrkanal Arrays veranschaulicht Abbildung 5. Die Mikrofone bilden das FLS (Front Left Segment) und FRS (Front 21

22 Mehrkanal Aufnahmetechniken Right Segment) indem sie sich das Center Mikrofon teilen. Die beiden Abdeckwinkel sind jeweils größer als der Öffnungswinkel des jeweiligen Mikrofonpaares. Durch Winkel Offset wird eine Überschneidung in der Mitte verhindert und die lückenlose Aneinanderkopplung der Segmente erreicht. Das linke vordere Segment (FLS) wird durch negativen Winkel Offset nach links, und das rechte vordere Segment (FRS) durch positiven Offset nach rechts gedreht. Abb. 5: Critical Linking zwischen den Segmenten FLS und FRS Es ist also möglich, Arrays mit verschiedensten Abdeckwinkel zu gestalten ohne dass es zu einer Überlappung der Elemente kommt. Durch die flexible Dimensionierung der Abdeckbereiche des Arrays kann optimal auf die jeweiligen Bedingungen eingegangen werden. vgl.[14],[15] Durch entsprechende Ankopplung der Segmente LLS (Linkes seitliches Segment), RLS (Rechtes seitliches Segment) und RS (Hinteres Segment) an die vordere Dreiergruppe ergänzen sich die Segmente lückenlos zu einem 360 Aufnahmebereich Erzeugung von Offset Zur Drehung des Abdeckwinkels können vier Methoden angewendet werden: Intensitäts Offset durch Mikrofonposition (MPIO, Microphone Position Intensity Offset) Zeitlicher Offset durch Mikrofonposition (MPTO, Microphone Position Time Offset) 22

23 Mehrkanal Aufnahmetechniken Elektronischer Intensitäts Offset (EIO, Electrical Intensity Offset) Elektronischer Zeit Offset (ETO, Electrical Time Offset) Abbildung 6 veranschaulicht zwei Mikrofone mit symmetrischer Laufzeit und Intensitätsachse. Die Symmetrieachse der Pegel- und Laufzeitdifferenzen liegt also deckungsgleich zwischen den Mikrofonen, es ist kein Offset vorhanden. Abb. 6: Symmetrische Anordnung ohne Offset Mittels MPIO und MPTO lässt sich über unterschiedliche Sichtweisen das gleiche Resultat, nämlich die Verschiebung der Intensitäts- und Zeitachse relativ zueinander erzielen. Als positiven Offset bezeichnet man die Drehung des Abdeckwinkel im Uhrzeigersinn, als negativen Offset eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn. Abb. 7: Intensität- und Zeitoffset durch Mikrofonposition Werden beide Mikrofone gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wobei die Mikrofonkapsel der Mikrofone den Rotationspunkt darstellen, so dreht sich die 23

24 Mehrkanal Aufnahmetechniken Intensitätsachse im selben Ausmaß. Es wurde ein Negativer MPIO, also Intensitäts Offset über die Mikrofonposition, in diesem Falle Mikrofonausrichtung, erzielt. Versetzt man das rechte Mikrofon bei unveränderter Ausrichtung und konstantem Abstand nach hinten, dreht sich die Zeitachse im selben Winkel im Uhrzeigersinn. Es wurde ein positiver Zeit Offset durch Änderung der Mikrofonposition erzielt. Bei elektronischem Zeit Offset ETO und Intensitäts Offset EIO wird der Abdeckwinkel eines Mikrofonpaares bei unveränderter Mikrofonposition durch entsprechendes Hinzufügen eines konstanten Laufzeit- beziehungsweise Intensitätswertes, beeinflusst. Im Bezug auf die Gestaltung eines Arrays werden die vorderen drei Elemente gewöhnlich mittels MPTO gekoppelt. Im Gegensatz zu MPIO kommt es nicht zur unerwünschten Beeinflussung beider seitlich anschließenden Elemente. Für die abschließende Anpassung der seitlichen Elemente kommt vorrangig ETO zur Anwendung. Auch wenn zwei Methoden den selbe Effekt bezüglich Ausrichtung des Abdeckwinkels haben, kann es dennoch zu unterschiedlichen Klangeigenschaften führen. Viele Arrays kommen ohne elektronischen Offset aus, und werden als Natural Arrays bezeichnet. Critical Linking wird dabei ausschließlich durch die Mikrofonposition und Orientierung erzielt Vorgehensweise zur Gestaltung eines Williams Mikrofon Arrays Fordere Dreiergruppe Zu Beginn des Gestaltungsprozesses wird der Abdeckwinkel der vorderen Dreiergruppe (Front Facing Triplet FFT) festgelegt. Dieser wird in Abhängigkeit zur Ausdehnung der aufzunehmenden Schallquelle und des Abstands zwischen Schallquelle und Mikrofonen bestimmt. 24

25 Mehrkanal Aufnahmetechniken Wird der Abdeckwinkel größer als die entsprechende Lautsprecherbasis gewählt, wird die Winkelgröße des Schallbildes reduziert. Ein Abdeckwinkel größer als die entsprechende Lautsprecherbasis weitet die Winkelgröße des Schallbildes auf. Der Abdeckbereich der vorderen Dreiergruppe sollte sich im Bereich von bis bewegen. Ein kleinerer Abdeckwinkel würde die Kopplung erschweren während man bei größerem Abdeckwinkel an die von Williams festgelegten Grenzen bezüglich des Aufnahmebereichs stoßt. In diesem Rahmen werden dem Tonmeister ein großes Maß an Gestaltungsmöglichkeiten geboten Hinteres Paar Nach Gestaltung der vorderen Dreiergruppe wird der Abdeckungsbereich des hinteren Segmentes RS festgelegt. Dieser entspricht dem SRA des hinteren Mikrofonpaares und ist relativ beliebig. Die Mikrofone übertragen vorrangig reflektierten Schall und sorgen für die Aufnahme des Raumanteils. Ein zu starkes hinteres Schallfeld durch einen zu großen hinteren Abdeckbereich kann störend wirken und das Verhältnis zwischen direkten und reflektierten Schall aus dem Gleichgewicht bringen. Weil die hinteren Lautsprecher entsprechend dem 5.1 Standard mit einem Winkel von 140 angeordnet sind, kommt es bei einem zu klein gewählten Abdeckwinkel des hinteren Segmentes zu einer verstärkten Winkelverzerrung Seitliche Segmente Als letzter Schritt wird die Abdeckung der seitlichen Segmente gestaltet. Da die Abdeckwinkel der vorderen Dreiergruppe und des hinteren Paares bereits bekannt sind, ergibt sich der erwünschte Abdeckbereich für LLS und RLS aus dem übrigen Winkel, also der Differenz von FLS, FRS und RS auf 360. Dementsprechend wird der Abstand der hinteren Mikrofone zur vorderen Dreiergruppe so gewählt, dass die seitlichen Mikrofonpaare bei bereits vorgegebenen Öffnungswinkel den gewünschten Abdeckwinkel für die seitlichen Segmente entsprechen. Gegebenenfalls wird das Segment mittels Offset eingepasst, um Critical Linking zu gewährleisten. Vgl.[14],[15]; 25

26 Mehrkanal Aufnahmetechniken 5.2 INA Nierenanordnung INA 3 Das INA 3 System basiert auf den Williams Kurven beziehungsweise MMAD und geht auf Untersuchungen von Ulf Hermann und Volker Henkels von der FH Düsseldorf zurück. INA ist dabei als Abkürzung für Ideale Nierenanordnung zu verstehen. Beim INA 3 Verfahren werden drei Nierenmikrofone so angeordnet, dass es zur Aufnahme zwei separater Bereiche L-C und C-R kommt. Zur Abdeckung des Aufnahmebereichs sollen diese aneinander anschließen aber sich nicht überschneiden. Dies hätte Doppelabbildungen und eine indifferente Lokalisierung der Phantomschallquellen zur Folge. Möglichst keine Stereobasis sollte zwischen L und R in Erscheinung treten. Abb. 8: Mikrofonanordnung bei INA-3 Gesamtblickwinkel Mikrofon- Mikrofon- Dreiecks- auf die Schallquelle Abstand a Abstand b Höhe t cm 126 cm 29 cm cm 92 cm 27 cm cm 68 cm 24 cm cm 49 cm 21 cm Tabelle 2: Aufbaugeometrie für verschiedene Aufnahmewinkel bei INA-3 Bei der Wiedergabe über eine ITU-775 gerechte Anordnung, bilden sich unter den beschriebenen Voraussetzungen zwischen L, C und R Phantomschallquellen so aus, dass eine gute Lokalisation ermöglicht wird. Tabelle 2 aus [16] zeigt die verschiedenen Mikrofonabstände für verschiedene Aufnahmewinkel. Der Winkel, 26

27 Mehrkanal Aufnahmetechniken der sich von der Mikrofonposition aus gesehen vom linken zum rechten Rand der Schallquelle aufspannt, ergibt den Gesamtblickwinkel INA 5 Die INA 5 Anordnung ergibt sich durch Einbeziehung der Surround - Kanäle, um den gesamten 360 Surround Aufnahmebereich abzudecken. Dabei wird die Anordnung um zwei nach hinten ausgerichtete Nierenmikrofone für die Aufnahme der Diffusschallanteile erweitert. Abb. 9: Mikrofongeometrie bei INA-5 Sektor L - C C - R R - RS RS - LS LS - L Aufnahmebereich -90 bis 0 bis 90 bis 150 bis -150 bis Tabelle1: Aufnahmesektoren von INA 5 Auch dieses Verfahren basiert auf MMAD beziehungsweise den Williams Kurven und geht auf Untersuchungen von Hermann und Henkels zurück. Bei Vergleichen mit mehreren Mikrofonanordnungen kam man für die INA 5 Anordnung auf die entsprechenden Verhältnisse (Abb. 9) für ein 3/2 Hauptmikrofon. [16] Drei Frontmikrofone sind mit einem Abstand vom Zentrum von 17,5 cm und mit einem Winkel von jeweils 90 angeordnet. Die beiden hinteren Mikrofone sind mit einem 27

28 Mehrkanal Aufnahmetechniken Abstand von 59,5 cm zum Zentrum positioniert und stehen jeweils im 60 Winkel zur Querachse des Mikrofonträgers. Die Abstände wurden entsprechend den Williams Kurven wiederum so ausgelegt, dass die drei zusätzlichen Aufnahmebereiche links hinten, rechts hinten und hinten optimal an die beiden vorderen Bereiche anknüpfen. Dadurch wird ein ausgewogenes Klangbild über den gesamten Abbildungsbereich erzeugt. Obwohl sich die Aufnahmebereiche theoretisch nicht überschneiden, ist die Anordnung bezüglich Kanalübersprechen problematisch. Theile gibt zudem in [10] zu bedenken, dass seitliche Phantomschallquellen recht unstabil und stark abhängig von der Position des Hörers erscheinen. Die Mikrofonabstände zwischen L-C und R-C sind gering, um den Front Aufnahmewinkel von 180 zu erzielen. Dies ist zwar sinnvoll im Bezug auf das gesamte 360 Abbild, allerdings scheinen die geringen Mikrofonabstände für ein Surround Hauptmikrofon nicht optimal. Durch den breiten Front Aufnahmewinkel muss INA 5 bei Musikaufnahmen nahe am Orchester beispielsweise über dem Dirigenten platziert werden, um eine adäquate Verteilung der Instrumente über L-C-R zu gewährleisten. Weil auch die Surround Mikrofone durch den geringen Mikrofonabstand eine ähnlichen Distanz zum Ochester haben, ist die Position weit vorne für die Surround Mikrofone eine ungünstige. Würde man INA 5 hingegen optimal für die Surrounds weiter im Raum platzieren, würde das Orchester mehr oder weniger konzentriert um den Center Lautsprecher wahrgenommen werden. Mit einer fixen 3/2 Hauptmikrofon Konfiguration wie INA 5 ist es also nicht möglich den vorderen Aufnahmebereich flexibel anzupassen oder das Verhältnis von direkten und indirekten Schall (R/D-ratio) zu beeinflussen. Der große Aufnahmewinkel von 180 schränkt daher die Möglichkeiten ein, die Mikrofonposition optimal sowohl auf Direktschall als auch Raumklang abzustimmen und in einem Bereich der critical Distance zu platzieren wo ein ausgeglichenes Level von direktem und reflektiertem Schall herrscht. Die nicht allzu große Dekorrelation aufgrund der relativ nahe angeordneten Mikrofone wirkt sich auch negativ auf die Downmixeigenschaften aus. INA 5 Aufnahmen sind uneingeschränkt kompatibel zur ITU 775 Anordnung. Im Prinzip kann jeder Mikrofonkanal direkt an den entsprechenden Abhörlautsprecher 28

29 Mehrkanal Aufnahmetechniken der 5.1 Surround Konfiguration geleitet werden. Lediglich der LFE Kanal muss aus den vorhandenen Mikrofonsignalen generiert werden. Um je nach Aufnahmebereich und Zielsetzung eine Lokalisation nach hinten zu vermeiden, können wie in [17] vorgeschlagen, die richtungsbestimmenden Frequenzen 1,2 khz und 12 khz der Surround Kanäle im Bedarfsfall abgesenkt werden ASM 5 Eine praktische Umsetzung des INA 5 Verfahrens ist das ASM 5 Surround Mikrofon. ASM steht für Adjustable Surround Microphone Dieses System wurde von der Firma SPL (Sound Performance Lab) in Zusammenarbeit mit der Dirk Brauner Röhrengerätemanufaktur entwickelt. Als Erweiterung zum INA 5 Konzept erlaubt dieses System besonders vielfältige Einstellungsmöglichkeiten. So sind Mikrofonwinkel und Mikrofonabstände verstellbar. Auch die beiden Ausleger für die Surround Mikrofone können in ihrer Länge verändert werden. Durch ihre drehbare Lagerung lassen sich alle Mikrofonkapseln mit ihrer 0 Achse individuell justieren. vgl.[16] Weiters kann auch die Charakteristik der Mikrofone umgeschalten werden um das Mikrofon an verschiedene Aufnahmesituationen anzupassen. Neben den Richtcharakteristiken lassen sich auch die klangfärbenden Eigenschaften verschiedener Mikrofontypen nutzen. Abb. 10: ASM 5 Surround Mikrofon von Brauner Das ASM 5 von Brauner stellt zugleich das bekannteste Hauptmikrofon auf dieser Basis dar. Die Hochwertigkeit dieses Systems liegt neben den oben genannten 29

30 Mehrkanal Aufnahmetechniken Möglichkeiten vor allem an der Bestückung mit fünf Brauner VM1 Kondensatorkapseln. Dieses Surround Mikrofon ist besonders auf das Atmos 5.1 Surround Mischpult abgestimmt. In Kombination mit diesem System können die großen Vorteile ausgespielt werden. Mit dem Atmos 5.1 Mischpult können die Richtcharakteristiken der einzelnen Kapseln stufenlos von Kugel- bis Achtercharakteristik eingestellt werden. Über das Mischpult können auch Eingriffe in der Mischung Front/Surround und Left / Center / Right vorgenommen werden um wiederum das Klangbild den eigenen Vorstellungen anzupassen. Mittels einer Front / Surround Panning Funktion können Mikrofonsignale der fünf Kanäle von vorne nach hinten geblendet werden. Über den Left / Center / Right - Panoramaregler wird die Panoramaposition des Signals im Front Bereich festgelegt. Mit einem Divergenzregler wird schließlich die Dämpfung der Left / Right Kanäle im Verhältnis zum Center Kanal eingestellt. vgl.[17] Abb. 11: SPL Atmos 5.1 Surround-Mischpult Jeder der Kanäle kann also mittels Mischmatrix fast beliebig im Surround Panorama platziert werden. Auch der virtuelle Abstand der vorderen und hinteren Mikrofone kann verändert werden. Neben der Quellenwahl für den LFE Kanal kann für jeden Kanal auch ein Hi-Pass geschaltet werden. Jeder einzelne Kanal kann zum Abhören über Standard Kopfhörer wiedergegeben werden während zum abhören des gesamten Surround Panoramas ein spezieller Kopfhörer zum Einsatz 30

31 Mehrkanal Aufnahmetechniken kommt. Den Eingangsbereich stellen fünf homogene Vorverstärker, deren Verstärkungsdifferenz weniger als 0,1 db beträgt. [18] Das Brauner ASM 5 ergibt mit dem Atmos 5.1 Prozessor ein geschlossenes Aufnahmesystem von hoher Qualität, welches sich durch gut aufeinander abgestimmte Komponenten und deren Qualität auszeichnet. Trotz dem hohen Preis wird das System aufgrund der überzeugenden Qualität bereits von einigen namhaften Kunden eingesetzt. Auch konnten größere Stückzahlen beispielsweise an RTL für die Übertragung von Formel 1 Grand Prix verkauft werden. Weniger gut angenommen wird das System für klassische Konzertaufnahmen, wo es auch als übertechnologisiert bezeichnet wird. Ideal geeignet hingegen ist das System für mobiles Surround Recording und Atmo Aufnahmen. Hier wird besonders die sehr einfache Handhabung und Platzierung dieses Systems hervorgehoben. [19] ASM 5 Aufnahmen sind entsprechend dem INA 5 Konzept voll 5.1 kompatibel Mikrofonhalterung Microtech Gfell Ein weiteres System dieser Art, welches der INA 5 Anordnung entspricht ist die Mikrofonhalterung der Firma Microtech Gfell. Dieses Mikrofon ist mit fünf Microtech M930 bestückt. Auch hier gibt es vielfältige Möglichkeiten die Anordnung zu ändern. Die modulare Aufbauweise ermöglicht es, die Mikrofonklemmen auf der Halterung zu verschieben. Dadurch sind sogar andere Aufnahmeanordnungen wie IRT Kreuz, oder OCT zu konfigurieren. Auch die Stärke dieses Systems ist der Bereich mobiles Surround Recording. Prinzipiell können bei Halterungssysteme aufbauend auf die INA 5 Anordnung Mikrofone verschiedenster Hersteller eingesetzt werden. Wichtig ist allerdings, dass das Übertragungsverhalten für alle fünf Kanäle identisch sein sollte. Dies betrifft nicht nur die Mikrofone, sondern auch alle anderen Bauteile der Signalkette. vgl.[16] 31

32 Mehrkanal Aufnahmetechniken 5.3 OCT OCT Frontsystem Das OCT (Optimized Cardoid Triangle) Verfahren ist eine Mirkofonanordnung die zur Aufnahme der Frontkanäle für Surround Aufnahmen eingesetzt wird. Das damit erzielte Abbild überzeugt durch gute Balance und wird erfolgreich als Hauptmikrofon für Musikaufnahmen, wie auch für Ambience Recording eingesetzt. OCT wurde von Günther Theile vom IRT entwickelt. Dieses System ist in der Praxis gut und erfolgreich erprobt und wurde bei einigen Vergleichen [20] sehr gut bewertet. Das OCT Front Array besteht aus drei Mikrofone, deren Signale direkt auf die Kanäle Links, Mitte und rechts geroutet werden. Es kann für die Erweiterung zu 5.1 mit mehreren möglichen Methoden kombiniert werden. Abb. 12: OCT Anordnung Der Grundgedanke bei diesem System ist es, eine noch bessere Trennung der Bereiche L-C und C-R zu erreichen um eine Doppelabbildung zu vermeiden. Dazu werden für L und R zwei Supernierenmikrofone in einem Abstand von 40 bis 90 cm so positioniert, dass das linke Supernierenmikrofon nach links (-90 ) und das rechte nach rechts (+90 ) ausgerichtet ist. In der Mitte wird ein nach vorne gerichtetes Nierenmikrofon positioniert. Dieses wird um 8cm nach vorne versetzt angebracht. Der Abstand der Supernierenmikrofone von 40 bis 90 cm ist abhängig vom Aufnahmewinkel. Er beträgt bei 40 cm 160, bei 50 cm 140, bei 60 cm 120, bei 70 cm 110, bei 80 cm 100 und bei 90 cm 90. Gebräuchlich ist ein Mikrofonabstand von 60 bis 80 cm. Im Zweifelsfall sollte tendenziell für den 32

33 Mehrkanal Aufnahmetechniken größeren Mikrofonabstand entschieden werden um eine Center-lastige Abbildung zu vermeiden. vgl. [21] Durch die jeweils um 90 nach außen gedrehten Supernieren wird Übersprechen zwischen den Kanälen minimiert. Schall von halbrechts wird nun beispielsweise von dem nach vorne und rechts gerichteten Mikrofonen übertragen während die nach links gerichteten Superniere kaum Schall aufnimmt. Trifft Schall von exakt rechts auf die Anordnung, so nimmt diesen die entsprechend zugewandte Superniere mit voller Empfindlichkeit auf. Die vordere Niere überträgt später und mit -6 db während die Signale die abgewandte Superniere noch später erreichen und mit rund 11 db weniger Pegel aufgenommen werden. Außerdem überträgt die rückwärtige Empfindlichkeitskeule der Superniere gegenphasig. Diese Faktoren führen zu einer Vergrößerung des Hörbereichs. Die Bildung mehrfacher Phantomschallquellen, was zu einer Verschlechterung des Klangbildes führen würde, wird vermieden. Abb. 13: OCT Anordnung mit seitlicher Einsprechrichtung der Supernieren Bei dem System wird bei frontalem Schalleinfall außerdem ein sehr sauberes Center Signal erzeugt, da Schall, von vorne eintreffend hauptsächlich von dem vorversetzten Nierenmikrofon aufgenommen wird. Die beiden seitlichen Mikrofone übertragen aufgrund ihrer Richtcharakteristik wesentlich schwächer ( mit ca. 9 db). Aufgrund der unsymmetrischen Kombination von Pegel- und Laufzeitdifferenzen kommt es im Bereich von plus und minus 20 bis 25 jedoch zu einer Lokalisationstunschärfe. 33

34 Mehrkanal Aufnahmetechniken Weil bei linker und rechter Superniere der Grossteil des Schalls von off-axis eintrifft, sind diese Mikrofone bezüglich des Frequenzganges problematisch angeordnet. Deshalb ist hier die Mikrofonwahl besonders bedeutsam. Es sollen Klein-Membran Kondensatormikrofone eingesetzt werden, die bei allen Einfallswinkel eine möglichst konsistente Frequenzwiedergabe gewährleisten. Bei dem OCT Mikrofonarray der Firma Schoeps werden hierfür speziell optimierte Mikrofone eingesetzt. Die beiden Supernierenkapseln CCM 41 VL sind mit seitlicher Einsprechrichtung stehend auf den Mikrofonauslegern angebracht. Durch Einsatz entsprechender Mikrofone, werden ungünstige Klangfärbungen verhindert. Gelegentlich werden für L und R, Mikrofone mit Nierencharakteristik anstatt der Supernieren eingesetzt. In diesem Fall wird das Centermikrofon um 12 cm anstatt von 8 cm nach vorne versetzt. Bei Verwendung von Nieren gehen jedoch die guten Eigenschaften bezüglich Kanaltrennung verloren, die OCT auszeichnen Bassausgleich Um den konstruktionsbedingten Bassabfall der Supernieren entgegenzuwirken und den tiefen Frequenzbereich zu ergänzen, können an den seitlichen Eckpunkten in unmittelbarer Nähe zu diesen Mikrofonen zusätzlich zwei Druckempfänger Mikrofone angeordnet werden. Der Abstand zum korrespondierenden Mikrofon sollte jedoch keinesfalls mehr als einen Meter betragen, um Phasenkonflikte zu vermeiden. Bei dem bereits erwähnten System von Schoeps kommt hierfür beispielsweise das Schoeps CCM 2 zum Einsatz. Abb. 14: Bassausgleich mittels zwei Tiefpass gefilterten Kugeln 34

35 Mehrkanal Aufnahmetechniken Um ausschließlich tiefe Frequenzanteile zu ergänzen, werden die Signale der beiden Druckempfänger mit einem Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 100 Hz begrenzt. Damit kann das Signal der Druckempfänger, im Bereich tiefster Frequenzen zu L und R optimal beigemischt werden und es resultiert eine konstante Übertragung bis in den tiefen Frequenzbereich. Abb. 15: Bassausgleich mittels einem Druckempfänger Wird der Bassausgleich mit nur einem Kugelmikrofon, anstatt dem Paar links und rechts durchgeführt, so wird das Signal nach der Filterung sowohl dem linken als auch dem rechten Kanal beigemischt. Natürlich stehen die tiefen Frequenzanteile somit nur in Mono zur Verfügung, was sich wiederum auf die Räumlichkeit der Abbildung negativ auswirkt. Dementgegen schlägt David Griesinger (Harman/Lexicon) vor, die Dekorrelation der Basssignale zu erhöhen und die beiden Druckempfänger mit großem Abstand anzuordnen. [21] Die größeren Signalunterschiede zwischen den Kanälen Links und Rechts würden wiederum den Raumeindruck der Gesamtaufnahme verbessern. Prinzipiell herrscht über die Bedeutung des Bassausgleichs kontroverse Meinung, schließlich können viele Menschen Schall unterhalb von 80 Hz nur mehr schlecht lokalisieren und viele Abhörsysteme leiten Signale unter 120 Hz in den Subwoofer um OCT 2 Bei OCT 2, ist das nach vorne gerichtete Nierenmikrofon gegenüber den seitlichen Supernieren anstatt um 8 cm wie bei OCT, um 40cm nach vorne versetzt angebracht. Der erhöhte Abstand zwischen den Mikrofonen hat eine reduzierte 35

36 Mehrkanal Aufnahmetechniken Korrelation der Kanäle zur Folge. Dadurch wird eine bessere, Decca Tree ähnliche Räumlichkeit erzielt. [20] Gleichzeitig wird durch ein Delay am Center Kanal von 1ms die nach vorne gerichtete Niere virtuell wieder zurückversetzt. Dadurch bleiben die guten Lokalisationseigenschaften des OCT Systems erhalten. Abb. 16: OCT 2 Anordnung mit vorversetzter Niere Hervorgehoben werden muss auch die ausgezeichnete 2/0 Stereo Kompatibilität. OCT bietet generell schon gute Downmix Eigenschaften weil Schall beliebig aus welcher Richtung er eintrifft, nie gleichzeitig von allen drei Mikrofonen stark aufgenommen wird. Beim OCT Verfahren stehen Pegeldifferenzen gegenüber Laufzeitunterschiede im Vordergrund, was das Auftreten von Kammfiltereffekten beim Downmix minimiert. Beim OCT 2 Verfahren verbessern sich diese Eigenschaften noch einmal, da sich die Korrelation speziell bei Diffusschall noch einmal verringert. vgl.[20] 36

37 Mehrkanal Aufnahmetechniken OCT Surround Durch die Ergänzung des OCT Basissystems mit zwei nach hinten gerichteten Nierenmikrofonen für die Surroundkanäle entsteht das 5.1 kompatible OCT Surround System. Der Abstand der rückwärtigen Mikrofone ist um 20 cm breiter, im Vergleich zum Abstand der beiden Supernieren des Front Systems, beträgt jedoch maximal 100 cm. Die Nieren weisen nach hinten um die Aufnahme von Direktschall zu unterdrücken. Abb. 17: OCT Surround Anordnung Abb. 18: OCT Surround System auf Halterung Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen dem Nieren- und Supernierenpaar erzeugen ein stereofonisches Abbild des indirekten Schalls um das Frontabbild optimal zu ergänzen. Dreht sich der Zuhörer zur Seite, stimmt die Abbildung auch in den Sektoren zwischen L und LS beziehungsweise R und RS. Die korrekte Reproduktion der seitlichen Reflexionen führen zu einer guten Wahrnehmung der räumlichen Perspektive. Die überzeugenden räumliche Abbildungseigenschaften, 37

38 Mehrkanal Aufnahmetechniken führen bei der Wiedergabe auch zu einem größerem Sweet Spot Bereichs und erlaubt dem Zuhörer größeren Bewegungsspielraum, ohne dass das Abbild zusammenbricht. Vgl.[21] Erweiterung mit IRT Kreuz Alternativ zur beschriebenen OCT Surround Anordnung kann die OCT Front auch mit anderen Systemen, zur Aufnahme der Sourround Signale kombiniert werden. Eingesetzt werden kann hierfür das IRT Kreuz wobei die Signale der beiden vorderen Nierenmikrofone des IRT Kreuzes dem R und L Kanal zugemischt werden und die beiden hinteren Nierenmikrofone die Kanäle LS und RS bilden. Das IRT Kreuz schafft einen seitlichen Übergang nach vorne und verhindert das Zerfallen in vorderes und hinteres Klanggeschehen. Die Gruppe von vier richtenden Mikrofonen wird als Raummikrofon einige Meter hinter dem OCT Frontsystem platziert. Abb. 19: Erweiterung des OCT Systems mittels IRT Kreuz Durch Variation der Kantenlänge des Quadrats können die räumliche Abbildungseigenschaften beeinflusst werden. Speziell in größeren Aufnahmeräumlichkeiten wird durch die räumliche Trennung von Frontsystem und Raummikrofon eine jeweilig optimale Positionierung für direkten und indirekten Schall ermöglicht. 38

39 Mehrkanal Aufnahmetechniken Erweiterung mit Hamasaki Square Eine weitere Möglichkeit zur Erweiterung mittels Raummikrofon, ist die Kombination mit dem Hamasaki Square. Bei diesem System werden vier Mikrofone mit Achtercharakteristik mit einer Kantenlänge von 2 bis 3 Meter quadratisch angeordnet. Bei dieser Anordnung wird durch die Ausrichtung der Empfindlichkeitsminima der Achten nach vorne, die Aufnahme von Direktschall vermieden. Abb. 20: Hamasaki Square als Erweiterung von OCT Die genannten 4 Kanal Raummikrofon Anordnungen sollten in nicht zu großer Distanz hinter der OCT Front angeordnet werden, um die Bildung von Echos und Kammfiltereffekten zu vermeiden. vgl.[21] Durch die Kombination von OCT und einem 4-Kanal Raummikrofon, wird bei entsprechender Aufnahmeräumlichkeit ein voluminöserer Abbildungseindruck durch Diffusschall erreicht. 39

40 Mehrkanal Aufnahmetechniken 5.4 IRT Kreuz Beim IRT Kreuz handelt es sich um ein 4 Kanal Aufnahmeverfahren, welches vom Institut für Rundfunktechnik München entwickelt wurde. Es geht maßgeblich auf Günther Theile zurück und wird deshalb auch gelegentlich als Theile Kreuz bezeichnet. Das IRT Kreuz besteht aus 4 Mikrofonen mit Nierencharakteristik. Diese sind an den Eckpunkten eines Quadrats mit 20 bis 25 cm Kantenlänge so angeordnet, dass sie nach außen zeigen und ihre Achse jeweils auf der Diagonalen liegt. Hierfür werden spezielle Halterungen angeboten. Das IRT Kreuz entspricht zwei ORTF Stereomikrofonen und wird daher auch als Doppel ORTF Verfahren bezeichnet. Die vier Mikrofonsignale werden direkt auf die Kanäle Links, Rechts, Links Surround und Rechts Surround geroutet. Durch Verwendung von vier identischen Mikrofonen ergibt sich ein rundum symmetrisches System. Bei optimal gewählter Seitenlänge verteilt sich der Sound gleichmäßig über alle vier Lautsprecher. Dies ergibt ein überzeugendes 360 Abbild. Dabei ist eine Rundumortung auch bei bewegten Schallquellen möglich. Abb. 21: IRT Kreuz mit 4 Nierenmikrofone Besonders gut geeignet ist dieses System für Ambience und Atmo Aufnahmen und zeichnet sich dabei durch transparente und gute räumliche Darstellung der akustischen Umgebung aus. Daher wird es auch häufig für Aufnahmen der Surround Atmosphäre bei TV, Film, Drama und Sport verwendet und dafür auch empfohlen. vgl.[22] Handhabung und Aufstellung sind dabei recht einfach. Für besonders druckvolle Atmo Aufnahmen können Druckempfängermikrofone anstatt 40

41 Mehrkanal Aufnahmetechniken der Nierenmikrofone eingesetzt werden. Dadurch können tiefe Frequenzen besser aufgenommen werden und die Empfindlichkeit gegenüber Störgeräusche wie Windgeräusche verringert sich. [9] Bei reinen Ambient Aufnahmen wird gewöhnlich kein Signal für den Center Kanal benötigt, dieser wird mit Kommentar oder Dialog belegt. Abb. 22: IRT Kreuz bei Atmo Aufnahmen Eingesetzt wird das IRT Kreuz auch als Ambience Mikrofon zur Übertragung des Raumanteils in Verbindung mit einem beliebigen Dreikanalhauptmikrofon wie OCT oder INA 3. Vor allem der Einsatz als Raummikrofon in Kombination mit OCT wurde von Theile konkret empfohlen. Die vorderen beiden Kanäle, bezeichnet mit Lb und Rb, werden den Frontkanälen zugemischt, während die beiden hinteren Mikrofone die Surround Kanäle LS und RS bilden. Wegen der fehlenden festen Beziehung zum Frontmikrofon kann das Raummikrofon in Bereichen untergebracht werden, wo sowohl ein optimaler Raumeindruck vorherrscht, also möglichst weit im diffusen Schallfeld, als auch Störgeräusche aus dem Publikum und dergleichen wenig ins Gewicht fallen. Auch das Frontsystem kann optimal an der Schallquelle positioniert werden, ohne auf die Surround Kanäle Rücksicht nehmen zu müssen. Zu beachten sind hierbei natürlich entsprechende Verzögerungen. Der Abstand zwischen Hauptmikrofon und Raummikrofon sollte einige Meter nicht überschreiten, andernfalls müssen die Signale des Dreikanalhauptmikrofons mittels Pre-Delay verzögert werden. 41

42 Mehrkanal Aufnahmetechniken Hinsichtlich des Durchmessers d der Anordnung sollte dieser im Hinblick auf die Prinzipien der Wahrnehmung von einhüllenden Schalls gewählt werden. Vom Durchmesser hängt die Kohärenz zwischen den Kanälen und der Grad der Einhüllung ab. Ein großer Durchmesser führt zur Verminderung der subjektiven Einhüllung. Das Gehör ist zunehmend in der Lage die Signale den Lautsprechern zuzuordnen. Beim idealen Durchmesser von rund 25 cm für Nierenmikrofone kommt es zur erwünschten Verschmelzung. [10] Ein zu kleiner Durchmesser führt zu einer nahezu koinzidenten Anordnung womit der Effekt der Einhüllung verschwindet. Abb. 23: Auswirkung von d auf die subjektive Einhüllung Zusammenfassend eignen sich reine Nierenanordnungen mit einem Abstand von 20 bis 25 cm gut für realistische Abbildungen von Ereignissen, während mit größerem Abstand angeordnete Kugelmikrofone tendenziell ein diffuseres Klangbild ergeben. Hierzu soll noch einmal hingewiesen werden, dass man nur bei einer Kantenlänge des Quadrats von 20 bis 25 cm von IRT- beziehungsweise Atmo Kreuz spricht. Ein vollwertiges 5.1 Format ergibt sich erst durch Kombination mit einem L-C-R Hauptmikrofonverfahren wie dem INA3, Decca Tree oder OCT Verfahren. 42

43 Mehrkanal Aufnahmetechniken 5.5 Decca Tree Die Decca Tree Mikrofonanordnung wurde bereits in den 1950er Jahren von Ingenieuren der Firma Decca Records für zwei Kanal Aufnahmen entwickelt und wird auch für die Aufnahme der 3 Frontkanäle, speziell bei Surround Musikaufnahmen bedingt durch den offenen, räumlichen Klang gerne eingesetzt. Dabei werden drei Kugelmikrofone in einem Dreieck angeordnet. Die beiden hinteren Mikrofone werden mit einem Abstand von mindestens 2m und circa 1,5m hinter dem Mikrofon an der Spitze platziert. Die Mikrofone können entweder direkt nach vorne gerichtet werden, oder das linke und rechte Mikrofon werden bis 45 nach außen gedreht, um zusätzlich leichte Pegeldifferenzen bei hohen Frequenzen zu erzielen. vgl.[24] Abb. 24: Typische Decca Tree Anordnung Durch die großen Mikrofonabstände sowohl zwischen den beiden hinteren Mikrofonen als auch zu dem vorderen, ergibt sich im Klangbild eine große räumliche Tiefe mit besonders kräftiger Ausprägung des Center Kanals. Weniger gut geeignet ist diese auf Laufzeitdifferenzen basierende Anordnung für eine exakte Ortung der Schallquellen im vorderen Klangbild. Dahingehend existieren verschiedenste Variationen wo die Kugelmikrofone durch nach vorne gerichteten Nierenmikrofone ersetzt werden, um den Diffusschallanteil zu verringern und die Ortung des Direktschalls zu verbessern. Das Klangbild wird so heller, wirkt gegenüber dem klassischen Decca Tree mit Kugelmikrofonen aber im Bassbereich wesentlich kraftloser. vgl.[25] Überhaupt bestehen verschiedenste Variationen der 43

44 Mehrkanal Aufnahmetechniken Anordnung, was auch darin begründet liegt, dass sich dieses System durch Trial and Error entwickelte und weniger auf einer theoretischen Basis entworfen wurde. Kugelmikrofone werden von vielen Toningenieuren für Musikaufnahmen bevorzugt und wegen ihren speziellen Eigenschaften wie der Übertragung von tiefsten Frequenzen mit voller Empfindlichkeit, geschätzt. Da das Abbild einer Aufnahme mit Kugelmikrofonen fast ausschließlich auf Laufzeitdifferenzen basiert, werden wie auch beim Decca Tree entsprechend größere Mikrofonabstände gewählt. Ergänzt kann das Klangbild durch Stützmikrofone und zusätzliche Ausleger, welche schräg oder gerade über das Orchester zeigen. Durch die Ausleger vergrößert sich mitunter die Abbildungsbreite und der Räumlichkeitseindruck. Abb. 25: Decca Tree Der Decca Tree wird möglichst inmitten des Klangkörpers, üblicherweise über dem Dirigenten des Orchesters platziert. Aufgrund der großen Distanzen zwischen den Mikrofonen, werden diese zumeist einzeln von der Decke gehängt anstatt sie auf einer mechanischen Halterung anzubringen. Für Surround Aufnahmen werden die Signale der drei Kugelmikrofone diskret auf den Kanälen Links, Center und Rechts aufgenommen. Für die Surround Kanäle können zwei weitere Kugelmikrofone einige Meter hinter dem Decca Dreieck platziert werden. Häufig wird der Decca Tree für Surroundaufnahmen mit dem IRC Kreuz kombiniert oder auf Fukada Tree erweitert. 5.6 Fukada Tree Eine modifizierte Erweiterung des Decca Tree für Surround Aufnahmen stellt der sogenannte Fukada Tree dar. Die Anordnung wurde vom NHK entwickelt, basiert 44

45 Mehrkanal Aufnahmetechniken auf dem Decca Tree, wobei anstatt der drei Druckempfänger, Mikrofone mit Nierencharakteristik eingesetzt werden. Insgesamt werden sieben Mikrofone wie in Abbildung 26 beschrieben angeordnet. Die Mikrofone L, C, R, LS und RS haben Nierencharakteristik und für LL und RR kommen Druckempfänger zum Einsatz. Die Mikrofone R, L, RS, LS bilden ein Quadrat mit 1,8m Seitenlänge und sind jeweils nach außen gerichtet. Daher werden L und R mit +-45, LS und RS mit und die Mikrofone LL, C und RR mit 0 nach vorne ausgerichtet. Abb. 26: Aufbaugeometrie des Fukada Tree Aufgrund der Nierenmikrofone sind die Frontkanäle besser vom Nachhall isoliert und nehmen einen höheren Anteil von Direktschall auf. Zudem ermöglicht die quadratische Anordnung von L, R, LS und RS vergleichbar mit dem Atmo Kreuz, oder Hamasaki Square eine gute Rundumortung. Komplettiert wird das Klangbild durch den weit vorn platzierten, kräftigen Center. Die Kugelmikrofone an den Auslegern verbreitern wiederum das Klangbild und schaffen einen sanfteren Übergang zum hinteren Klangabbild. Zusätzlich bieten die beiden Kugelmikrofone eine gute Möglichkeit zur Abnahme des LFE Signals. Die Geometrie kann abhängig von der Charakteristik des Aufnahmeraums und der Orchestergröße variiert werden, jedoch sollten dabei die Proportionen erhalten bleiben. 45

46 Mehrkanal Aufnahmetechniken 5.7 Doppel - MS Stereofonie Bei der Doppel - MS - Anordnung wird das MS - Verfahren, welches als Stereo Aufnahmetechnik gut bekannt ist, um einen rückwärtigen Aufnahmebereich erweitert. Dabei wird über dem Achtermikrofon ein zweites M - Mikrofon angeordnet und nach hinten ausgerichtet. Damit ist es möglich, mit nur 3 Kanälen und 3 Mikrofonen, 5.1 Surround Aufnahmen durchzuführen. Abb. 27: Schematische Darstellung der Doppel-MS Technik Die Seitensignale, für sowohl das vordere als auch das hintere MS Paar, werden durch das gemeinsame Achtermikrofon geliefert. So erhält man die 3 Front Kanäle durch das vordere MS Paar, wobei das Signal des Center Kanals direkt vom vorderen M Mikrofon übernommen wird. Die Signale vom hinteren Paar werden für die Surround Kanäle verwendet. Beim Aufbau sollte darauf geachtet werden, dass das Achtermikrofon für die vordere MS Anordnung mit der 0 Einsprechrichtung nach links weist. So wird eine panoramarichtige Aufnahme erreicht. Dementsprechend zeigt die 0 Einsprechrichtung des gemeinsamen Achtermikrofons, beim nach hinten ausgerichteten MS Paar nach rechts. Weil dadurch bei der Links-/Rechts- Decodierung eine panoramaverkehrte Abbildung des rückwärtigen Aufnahmebereichs entstünde, muss das hintere MS-Paar bei der Matrizierung panoramagedreht gemischt werden. [27] Für die einfache und optimale Dekodierung der Signale wird von z.b. der Firma Schoeps eine spezielle passive Decoder box MDMS U angeboten, welche fertig gemischte, optimierte 4- oder 5- Kanal Surround Signale ausgibt. Die 46

47 Mehrkanal Aufnahmetechniken Dekodierung kann auch mit 2 gewöhnlichen M/S Matrizen in Verbindung mit einem DMS - Splitter vorgenommen werden. Abb. 28: Doppel MS Anordnung in Windschutz Die Doppel M/S Anordnung ist für eine Menge von Anwendungen speziell im mobilen Bereich überaus gut geeignet. Der kompakte und leichten Aufbau, findet in einem Mikrofonkorb Platz und kann auf einer Tonangel montiert und gut gegen Wind geschützt werden. Zusammen mit der Flexibilität in der Post - Production handelt es sich daher um ein ideales Verfahren für Aufnahmen mit Atmo bei TV, Film, Doku Produktionen. Aber auch für Musikaufnahmen für Zwei- und Mehrkanal Produktionen wird die Anordnung eingesetzt. [26] Je nach Richtcharakteristik der beiden Mittenmikrofone, hier können auch Mikrofone mit Kugel- oder Supernieren Charakteristik eingesetzt werden, entstehen unterschiedliche XY- Richtcharakteristiken und Öffnungswinkel. 5.8 Surround Kugelflächenmikrofon KFM 360 Das Surround Kugelflächenmikrofon Schoeps KFM 360 baut auf der Stereovariante KFM 6 auf. Beim Kugelflächenmikrofon sind zwei Mikrofone mit Kugelcharakteristik im Winkel von 180 in eine Kugel mit einem Durchmesser von 20cm integriert. Die auftretenden Intensitätsunterschiede und Laufzeitdifferenzen entsprechen etwa denjenigen beim natürliche Hören. Es resultiert ein sehr ausgewogenes räumliches Klangbild. 47

48 Mehrkanal Aufnahmetechniken Abb. 29: KFM 360 Kugelflächenmikrofon mit zwei Achten Beim KFM 360 wird die Stereovariante mit 2 Achtermikrofone, positioniert in der Nähe der beiden Druckempfänger, ergänzt. Diese sind mit ihrer 0 Einsprechrichtung nach vorne, zur Schallquelle hin ausgerichtet. Man kann sich nun den Druckempfänger als Mittenmikrofon und die Acht als Seitenmikrofon vorstellen. Durch Matrixzierung der beiden MS Systeme, werden die Signale für die Kanäle Links, Links Surround, Rechts und Rechts Surround gewonnen. Die vier virtuellen Mikrofone können unabhängig von einander in ihrer Richtcharakteristik von Kugel über Niere bis Achtercharakteristik variiert werden. Das erlaubt die flexible Anpassung an die Aufnahmesituation. Durch Änderung der Richtcharakteristik kann vor allem Einfluss darauf genommen werden, wie viel Raum aufgenommen werden soll. Abb. 30: Schematische Darstellung des Funktionsprinzips 48

49 Mehrkanal Aufnahmetechniken Durch den Einsatz eines Prozessors, wie dem speziell auf das KFM 360 abgestimmten DSP-4 KFM 360 von Schoeps, wird 5 Kanal Surround Sound generiert. Aus den Mikrofon Rohsignalen werden neben den vier Eckkanälen auch ein Center Kanal mittels Center Matrix und ein LFE Signal errechnet. Das KFM 360 stellt eine besonders flexible Aufnahmemethode dar und ermöglicht eine Anpassung auf die akustischen Gegebenheiten Vorort. Über den Prozessor können Öffnungswinkel und Richtcharakteristiken beeinflusst werden. Die beiden hinteren Kanäle können im Pegel abgesenkt, verzögert oder im Frequenzband begrenzt werden. Außerdem ist die Abbildungsbreite nach vorne variabel. Durch Aufnahme der Rohmikrofonsignale können alle Einstellungen am Prozessor ohne Verlust und bei idealen Abhörbedingungen bei der Postproduktion getroffen werden. vgl. [27], [28] 5.9 Überlegungen zur freien Mikrofonierung Aufbauend aber auch unabhängig von den beschriebenen Hauptmikrofonverfahren werden oftmals eine Vielzahl von Abwandlungen bestehender Systeme und freie Varianten zur Mehrkanal Mikrofonierung eingesetzt. Laut entsprechender Umfragen unter Tonmeistern [29] werden bei Konzertaufnahmen für den Frontbereich dazu meist drei oder fünf Mikrofone überwiegend mit Kugelcharakteristik eingesetzt. Dabei wird bei drei Frontmikrofonen das Centermikrofon meist nach vorne versetzt, wie es ja auch beim Großteil der Hauptverfahren (INA, OCT 2) der Fall ist. Bei 5 Frontmikrofonen, werden die 2 zusätzlichen Mikrofone oft als Outtrigger genutzt um einen harmonischeren Übergang zum Surround Bereich zu schaffen. Auch für die Surround Mikrofone werden bevorzugt Kugelmikrofone eingesetzt vor allem wenn diese weit im Raum, also mit entsprechendem Abstand zum Frontbereich platziert werden. Dabei steht der kräftige Klang der Kugeln im Vordergrund. Bei Verwendung von Nierenmikrofonen kann der übertragene Schallanteil besser beeinflusst werden und die Mikrofone mit geringeren Abstand zum Frontbereich und daher näher zur Quelle angeordnet werden. Dafür können gegenüber den für Musikaufnahmen oft bevorzugten Kugelcharakteristiken gewisse Klangfärbungen entstehen. Die Surround Mikrofone werden von der 49

50 Mehrkanal Aufnahmetechniken Schallquelle weg gerichtet, um den eintreffenden Anteil an Direktschall gering zu halten. Beim Abstand der Surround- zu den Frontmikrofonen besteht mit 1m bis über 20m großer Spielraum, wobei bei großen Abständen entsprechende Laufzeitdifferenzen in die Überlegungen miteinbezogen werden müssen. Der Abstand zwischen den beiden Surroundmikrofonen wird meist um ausreichend Dekorrelation zu erzielen, im Abstand von 2-3m gewählt. Bei Aufnahmen, die voraussichtlich häufig in Stereo wiedergegeben werden, sollte der Centerkanal bei der Mischung nicht überbetont werden. Eine Option stellt diesbezüglich auch die zusätzliche Abbildung der Mitte als Phantomschallquelle zwischen L und R dar. Es kann auch parallel zur Surround - Aufnahme ein Stereo Hauptsystem platziert werden, anstatt die Surround Anordnung betreffend den Downmix Eigenschaften zu optimieren. vgl.[30] Einen diesbezüglich besonders geeigneten Kompromiss scheint die Verwendung des Decca Trees für die 3 Frontkanäle darzustellen, da dieser ja gleichermaßen auch als Stereo Hauptsystem erfolgreich eingesetzt wird. 50

51 Haupt- Stütz- und Raummikrofon: Einsatz von Delay 6 Haupt- Stütz- und Raummikrofon: Einsatz von Delay Bei Aufnahmen mittels Haupt- Stütz- und Raummikrofon sollten für eine natürliche Abbildung von Raumeindruck und Tiefe, die Laufzeitunterschiede berücksichtigt und entsprechend dem Prinzip der room-related balancing technique [31] angepasst werden. Abb. 31: Empfohlene Gestaltung des Delay bei Einsatz von Stütz- Haupt- und Raummikrofon. Im Falle von unverzögerten Mikrofonsignalen erreicht das Schallsignal zuerst das Stützmikrofon und erst später das Hauptmikrofon. Diese Situation wird in Abbildung 31 oben veranschaulicht. Aufgrund des Gesetzes der ersten Wellenfront (Haas Effekt) interpretiert das Ohr das Signal des Stützmikrofons als Direktschall. Die Räumlichen Eigenschaften des Schallereignisses wird im wesentlichen durch den Schall bestimmt, welcher zuerst das Ohr erreicht. Dementsprechend würden die zuerst ankommenden Signale der Stützmikrofone die stereofone Qualität der Aufnahme prägen. Dadurch gehen die günstigen Abbildungseigenschaften des Hauptmikrofons verloren und die Aufnahme wirkt unnatürlich, flach, oder lässt räumliche Tiefe vermissen. 51

52 Haupt- Stütz- und Raummikrofon: Einsatz von Delay Um diesen ungünstigen Effekt abzuschwächen wird oft künstlicher Hall beigefügt oder das Delay des Hauptmikrofones kompensiert. Durch diese Techniken werden jedoch meist unbefriedigende Ergebnisse erzielt und die ausschließliche Kompensation der Laufzeitdifferenzen führt zu Kammfiltereffekten, welche sich besonders bei nahe an den Musikern platzierten Stützmikrofonen negativ auswirken. Daher wird, wie in Abbildung 31 veranschaulicht, um die Wahrnehmung der räumlichen Perspektive durch das Hauptmikrofon zu erhalten, das Stützmikrofon stärker verzögert, als es für eine Kompensation des Laufzeitunterschiedes nötig wäre. Hingegen sollten die Signale der Stützmikrofone im zeitlichen Bereich der frühen Reflexionen ankommen. Laut unfassender Studien [32] von Konzertsälen folgt der indirekte Schall dem Direktschall in den überwiegenden Fällen um rund 20 ms. Diese arrival time gap gibt dem Zuhörer einen Eindruck von Räumlichkeit und Raumgröße. Durch entsprechende Verzögerung des Stützmikrofons wird daher ein authentisches zeitliches Muster zwischen Direktschall und den vom Hauptmikrofon übertragenen Erstreflexionen erzielt. Deshalb bleibt der natürliche Raumeindruck der Aufnahme erhalten. Dennoch erfüllen die Stützmikrofone ihren Zweck bezüglich Klangregulierung und wirken sich auf Pegel oder Transparenz der Aufnahme positiv aus. Beträgt der Abstand des Raummikrofons zum Hauptmikrofon mehrere Meter, sollte auch dieses in die Überlegungen miteinbezogen werden. Wie in Abbildung 31 veranschaulicht, wird dann nicht nur das Stützmikrofon zum Hauptmikrofon, sondern zusätzlich beide Signale im Verhältnis zum Raummikrofon verzögert. Das vermeidet Echos welche ab einen Abstand von ungefähr 10m beziehungsweise 30ms auftreten würden. vgl. [33] 52

53 Abwärtskompatibilität von 5.1 Aufnahmen 7 Abwärtskompatibilität von 5.1 Aufnahmen Ein entscheidendes Kriterium bei Aufnahmen im 5.1 Format stellt die Abwärzkompatibilität zu 2/0 Stereo dar. Entsprechend der Empfehlung ITU-R BS wurde eine Downmix Gleichung festgelegt, welche in Abbildung 32 dargestellt wird und das Mischverhältnis der Kanäle zueinander bestimmt. Der Faktor k legt dabei den Anteil des Raumsignals fest. Durch die vorgeschlagenen Downmix Koeffizient wird jedoch nicht sichergestellt, dass das Ergebnis aus ästhetischen Gesichtspunkten vergleichbar ansprechend ausfällt wie die 5.1 Version. Ein idealer Downmix sollte sich ähnlich einer konventionellen Zweikanal Stereoaufnahme anhören, welche in 2/0 Stereo abgemischt wurde. Es würde durch die Downmixgleichung ein ähnliches Mischverhältnis resultieren wie bei einer manuellen 2/0 Mischung aus den gleichen Mikrofonsignalen. Natürlich ist es praktisch nicht möglich, durch Downmix in verschiedensten Situationen eine optimale Qualität zu erzielen. Dies wird vor allem auch aufgrund vielfältigen Parameter wie Hallbalance, Balance der Lautstärke und Wahrnehmung der räumlichen Tiefe erschwert. Abb. 32: Downmixgleichung 3/2 auf 2/0 Der standardisierte Downmix Koeffizient für die Surround Kanäle, entsprechend ITU-R BS ist mit k = 0.7 angegeben. Dennoch ist es möglich hier einen alternativen Koeffizienten bei der Produktion zu definieren, welcher mittels Ancillary Data oder Metadaten übertragen wird und einen individuelleren Downmix für variierendes Material ermöglicht. Der Downmix Koeffizient für den Centerkanal beträgt hingegen immer 0,7. Dieser Wert hat sich für verschiedenste Programminhalte im Bezug auf Richtungsabbildung und Lautstärkebalance bewährt. 53

54 Abwärtskompatibilität von 5.1 Aufnahmen Bezüglich der Surround Informationen bietet der Downmix eine korrekte zeitliche Abfolge von Direktschall, frühen Reflexionen und Nachhall. Das Zeitmuster der Reflexionen entspricht dem erwünschten Muster für Zweikanalaufnahmen. Es ist daher prinzipiell möglich, mittels Downmix einen dreidimensionalen Raum in der zweidimensionalen Simulationsebene zwischen zwei Lautsprechern abzubilden. Abb. 33: Schematische Darstellung des Reflexionsmusters beim Downmix Abbildung 33 veranschaulicht, wie die Rauminformation der 5.1 Mischung im 2/0 Downmix vollständig erhalten bleibt. Auch die zeitlichen Relationen sind bei 5.1 Mischung und 2/0 Downmix identisch. Dies ermöglicht bei zwei Kanal Wiedergabe die Abbildung des Raumeindrucks in der Simulationsebene. Eine optimale stereofonische Qualität kann natürlich nicht in allen Fällen erwartet werden. Bei der Wahl des Faktors mit dem die Surroundkanäle in die Mischung eingehen sollen stellt sich die Frage inwieweit die ursprüngliche Balance zwischen Direktschall und indirekten Schall beziehungsweise Hall erhalten bleiben soll. Schließlich gibt es den bekannten psychoakustischen Effekt, dass ein Raum beim Binauralen Hören weniger hallig empfunden wird als beim Monoauralen Hören. Ein ähnlicher Effekt tritt auch auf, wechselt man von Surround auf Zweikanal Stereo. Der Anteil der Hallenergie sollte daher im Downmix geringer ausfallen als bei Mehrkanal Abbildung. Dem wird mit dem Surround Downmix Koeffizienten von k = 0,7 Rechnung getragen. 54

55 Abwärtskompatibilität von 5.1 Aufnahmen Wiederum eine andere Situation stellt die Reproduktion über Kopfhörer dar. Diesbezüglich muss festgestellt werden, dass ein Downmix entsprechend ITU-R BS keine Ideallösung darstellt. Durch die Im - Kopf Lokalisation, welche sich bei Kopfhörerreproduktion einstellt, werden Raum und Tiefe noch einmal signifikant schlechter wahrgenommen als bei Wiedergabe über zwei Lautsprecher. Verglichen mit dem Ausgangsmaterial, einer 5.1 Surround Aufnahme und dem damit erzeugbaren räumlichen Eindruck, scheint das Ergebnis besonders unbefriedigend und in Sachen ästhetischer Kompatibilität nahezu inakzeptabel. Eine spezielle Downmix Methode für die Wiedergabe von Mehrkanal Aufnahmen auf Kopfhörer wäre daher wünschenswert, um den dreidimensionalen Raumeindruck, wie er in einem Mehrkanal Hörraum wahrgenommen wird, zu erhalten. Einen diesbezüglichen Ansatz stellt die Anwendung von Auralisation - Konzepten dar, welche eine virtuelle Lautsprecher Reproduktion ermöglichen sollen. Ein diesbezügliches System basiert auf, in einem Surround Regieraum gemessenen binauralen Daten. Das System generiert binaurale Signale für Kopfhörerwiedergabe und simuliert den Höreindruck am Sweet Spot eines Mehrkanal Abhörraumes. Dadurch soll ein Raumeindruck ähnlich wie bei Lautsprecherwiedergabe möglich sein. vgl. [34] 55

56 Surround Aufnahme Franziskanerkirche 8 Surround Aufnahme Franziskanerkirche 8.1 Planung und Aufnahme Eine 5.1 Surround Aufnahme eines Chorkonzertes soll schließlich geplant und durchgeführt werden. Ort der Aufnahme ist die Franziskanerkirche in Wien. Es handelt sich also um eine sehr interessante Lokalität für eine Mehrkanal Aufnahme. Durch den voluminösen Körper der Kirche ist ein entsprechend mächtiges Raumabbild durch entsprechende Reflexionen und Hall zu erwarten. Einhüllung und Vermittlung des speziellen Raumeindrucks haben bei dieser Aufnahme hohe Priorität. Trotzdem soll eine saubere Abnahme des Direktschalls, bei klarer Darstellung des Gesangs ermöglicht werden. Abb. 34: Franziskanerkirche Wien 56

57 Surround Aufnahme Franziskanerkirche Um diesen Anforderungen möglichst gerecht zu werden, fällt die Entscheidung auf eine separate Abnahme von Direktschall und Raumeindruck mittels L-C-R Hauptmikrofon und IRT Kreuz als Raummikrofon. Dazu wird ein INA 3 System möglichst nahe dem Orchester positioniert. Das IRT Kreuz mit einem Durchmesser von 25 cm wird etwa 2 Meter dahinter platziert und soll für Einhüllung sorgen. Der relativ geringe Abstand zum Frontsystem wurde gewählt, um auch ohne Delay ein ausgewogenes Abbild ohne Echo zu erhalten. Das INA 3 Frontsystem wird in der für einen Aufnahmewinkel von 120 vorgesehenen Geometrie positioniert. Da sich zwischen Chor und Hauptmikrofon das Blasensemble befindet, kommt hier doch eine Entfernung von einigen Metern zur Schallquelle zustande. Zusätzlich wird der Chor daher mit zwei C414 Mikrofonen gestützt. Abb. 35: Kondensatormikrofon AKG Perception 170 Für Hauptmikrofon und Raummikrofon werden professionelle Kleinmembran Kondensatormikrofone AKG Perception mit Nierenförmiger Richtcharakteristik eingesetzt. Die Kombination von Haupt- Stütz- und Raummikrofon soll bei den gegebenen Vorraussetzungen eine optimale Aufnahme ermöglichen. Die Abschnitte des Konzertes werden anschließend abgemischt und beurteilt. Diesbezüglich soll erwähnt werden, dass die Beurteilung der Aufnahmen auf dem subjektiven Höreindruck des Autoren basiert. 57

58 Surround Aufnahme Franziskanerkirche 8.2 Mischung und Beurteilung der Aufnahme Abschnitt 1: Bläserensemble L-C-R Frontabbild: Zunächst werden die Kanäle Links und Rechts des Hauptsystems INA3 im Solomodus abgehört und in Verhältnis gebracht. Zur Bildung einer Phantommitte zwischen L und R kommt es wie erwünscht kaum. Bei Ergänzung durch den Centerkanal kommt es zu einer deutlichen Verdichtung und Vervollständigung des Klangabbildes. Es wird natürlich auch der Direktschallanteil enorm erhöht und das Klangbild gewinnt an Helligkeit und Schärfe. Mit Erhöhung des Pegels des Centerkanals stabilisiert sich das Frontabbild und Schallquellen können einigermaßen lokalisiert werden, wobei das Blasensemble sich ohnehin eher als einheitliche Schallquelle darstellt. Ein Konflikt zwischen Center Signal und Phantommitte macht sich nicht bemerkbar und der Center komplettiert und stützt das Abbild. Abb. 36: Finales Mischverhältnis bei Abschnitt Blasensemble Beim Mischverhältnis des Centers fällt auf, dass es bei geringeren Pegel zu einem geschlossenen, gesamtheimlichen Abbild über alle drei Lautsprecher hinweg kommt, während bei verhältnismäßig höheren Pegel des Centers ein deutlicheres richtungsstabileres nach vorne strebendes Abbild resultiert. Dafür wirkt die 58

59 Surround Aufnahme Franziskanerkirche Klangverteilung sehr eng und das zuvor genannte homogene Abbild über den gesamten vorderen Bereich hinweg geht etwas verloren. Schließlich wird diesbezüglich ein Kompromiss gefunden Raummikrofon: Nun wird das Front Triple durch die Surround Kanäle ergänzt, welche durch die beiden hinteren Kanäle des Raummikrofons gewonnen werden. Diese beiden Kanäle sorgen für Einhüllung und der Raumeindruck der Kirche wird nun sehr gut vermittelt. Es fällt auf, dass der Pegel teilweise unabhängig von den vorderen Kanälen stark variiert. Bei Stellen mit tiefen Blasinstrumenten kommt es zu hohem Schalleinfall auf die zurück in den Kirchenkörper gerichteten Mikrofone. Dieser verstärkt scheinbar besonders die tieferen Blasinstrumente und lässt sie aufschwellen. Demgegenüber werden die höheren Trompeten und Flöten fast ausschließlich von vorne wahrgenommen. Überhaupt kommen die voluminöseren Blasinstrumente in höherem Ausmaß vom rechten hinteren Bereich. Schließlich wird ein ausgewogenes Mischverhältnis zwischen vorne und hinten gefunden. Aufnahmebedingt wird der rechte Surround Kanal gegenüber dem linken etwas abgesenkt, um ein gleichmäßiges Abbild zu gewährleisten. Abb. 37: IRT Kreuz als Raummikrofon 59

60 Surround Aufnahme Franziskanerkirche Einen interessanten Schritt stellt nun die Beimischung der vorderen beiden Kanälen des Raummikrofons zu L und R dar. Besonders die höheren Blasinstrumente wirken nun voller und brillanter. Außerdem resultiert eine Verbreiterung des vorderen Abbilds. Speziell bei Tutti Stellen und nach der Einschwingphase, wird ein mächtigerer und vollerer Eindruck des Raumes vermittelt als ohne den vorderen Kanälen des Raummikrofons. Bei leisen und höheren Passagen macht sich vor allem eine weniger trockene Darstellung bemerkbar. Da die beiden Mikrofone für zusätzlichen Pegel auf den Kanälen L und R sorgen, werden die jeweiligen Pegel von L und R des INA Front Tripels gegenüber dem Center etwas zurückgenommen und angepasst. Das Raummikrofon soll auch alleine für sich abgehört und beurteilt werden. Wie erwartet bilden die vier Nierenmikrofone des Raummikrofonsystems den Raum sehr harmonisch und symmetrisch dar. Nach vorne fehlt es selbstverständlich an Direktschall. Die Abbildung sorgt für optimale Einhüllung und scheint dem Raumeindruck den ein Zuhörer im mittleren Bereich der Kirche hätte sehr nahe zu kommen. Insgesamt kann das IRT Kreuz die Erwartungen erfüllen und überzeugt in dieser Räumlichkeit einer Kirche als Ergänzung zum INA3 System Stützmikrofone Die beiden Stützmikrofone wurden hinter dem Bläserensemble platziert um den Chorgesang zu stützen. Es soll verhindert werden, dass das sich davor befindende Bläserensemble diesen zu sehr verdeckt. Da dieser Teil des Konzertes keinen Chorgesang beinhaltet, ist eine Einbeziehung dieser Mikrofone hier eigentlich nicht vorgesehen. Es sollen aber trotzdem die Auswirkungen auf das Klangbild beurteilt werden. In diesem Falle übertragen diese Mikrofone relativ diffusen Schall, allerdings aus einer anderen Perspektive als das Raummikrofon. Obwohl es nahe liegt, dass diese beiden Mikrofone mehr Konflikte mit dem Hauptmikrofon verursachen als Nutzen bringen, erscheint das Klangbild durch leichte Beimischung der beiden Kanäle auf L und R erst einmal voller und wärmer. Allerdings büßt das vordere Abbild an Direktheit und Brillanz ein, weshalb auf die Verwendung dieser Kanäle bei diesem Abschnitt letztendlich verzichtet wird. 60

61 Surround Aufnahme Franziskanerkirche LFE Kanal Von vielen Tonmeistern wird der Einsatz des LFE Kanals für Musikaufnahmen kritisch angesehen und die Aufnahmen als 5.0 Mischung angelegt. Trotzdem soll bei dieser Mischung versucht werden, auch den LFE Kanal miteinzubeziehend. Besonders bei einer Kirchenaufnahme könnte ein voluminöseres Abbild geschaffen werden. Für die LFE Spur wird das Signal des C414 Stützmikrofon verwendet und bei 100 Hz Low Pass gefiltert. Abb. 38: Equalizer Einstellung für LFE Kanal Das resultierende Signal am LFE ist leise, und wird daher unter 100 Hz um 7 db angehoben. Es fällt auf, dass nur einige Instrumente unter die Grenzfrequenz hinunterreichen. Durch Ergänzung mit dem LFE Kanal entsteht nun ein großteils voluminöseres und mächtigeres Klangbild. 61

62 Surround Aufnahme Franziskanerkirche Abschnitt 2: Chor mit Bläserensemble L-C-R Frontabbild Im zweiten Abschnitt wird das Bläserensemble durch den Chor ergänzt. Auch hier wird zunächst einmal das INA 3 System alleine abgehört. Auch mit Chor liefert das Front Mikrofon Triple ein recht ausgewogenes Abbild. Der Centerkanal wird gegenüber L und R etwas angehoben, da die direkten Schallanteile des Gesangs am Center eintreffen und das Abbild dadurch an Klarheit gewinnt. Abb. 39: Chor mit Blasensemble im Vordergrund Das Abbild durch INA 3 wirkt, besonders was den Gesang bei leiseren Passagen betrifft, weniger präsent. Auch die Entfernung des Chors zur Aufnahmeanordnung macht sich beim Gesang deutlicher bemerkbar. Der Klang des Chors vermittelt zwar die spezielle Raumeigenschaften sehr gut, für das Front System aber doch etwas indirekt. Es macht sich bemerkbar, dass die Stimmen den großen Raum der Kirche deutlich weniger ausfüllen können als die Blasinstrumente. Da sich wie 62

63 Surround Aufnahme Franziskanerkirche bereits erwähnt, das Blasensemble einige Meter vor dem Chor befindet, kommt es stellenweise zur Übertönung des Gesangs. Die deutlich dünnere Schallquelle liegt also auch noch weiter entfernt, was eine schwierige Situation für das Hauptsystem darstellt. Insgesamt bildet INA 3 hierfür aber ein durchaus stimmiges Bild, der Gesang wirkt im Vergleich zu den Blechbläsern eben nur etwas entfernter, was ja auch den Gegebenheiten bei der Aufnahme entspricht Stützmikrofone Daher werden die beiden Stützmikrofone die vor dem Chor, jedoch hinter dem Orchester positioniert wurden nun in die Mischung einbezogen. Dadurch kann der Gesang deutlich gestützt und mit höherem Anteil an Direktschall übertragen werden. Hier stellt sich die Frage wie stark in das INA 3 Abbild eingegriffen werden soll. Das Hauptsystem liefert letztlich ein sehr authentisches Abbild des Konzertes. Schließlich füllt ein Chor den voluminösen Raum einer Kirche nicht annähernd so aus wie die Blasinstrumente. Das vermitteln des Höreindrucks Vorort soll gerade auch Bestandteil dieser Surround Aufnahme sein. Natürlich wird auch die Präsenz der Schallquellen nicht vernachlässigt, weshalb die Stützmikrofone platziert wurden. Abb. 40: Finales Mischverhältnis von Abschnitt Chor Der harmonische Gesamteindruck der durch das INA 3 System erzeugt wird, soll also durch die Stützmikrofone keinesfalls zunichte gemacht werden. Deshalb werden die Signale der Stützmikrofone um 15ms verzögert um zu verhindern, dass diese die erste Wellenfront bilden. Dies ist vor allem nötig, weil der Schall des 63

64 Surround Aufnahme Franziskanerkirche Chores bei den Stützmikrofonen zuerst eintrifft. Letztendlich werden die beiden C414 Stützmikrofone vorm Chor mit höheren Pegel als ursprünglich gedacht in die Mischung einbezogen. Der Gesang wirkt dadurch brillanter und voluminöser. Die beiden Stützmikrofone sorgen für durchgängig höheren Pegel und machen das Abbild des Chores auch breiter und voller Raummikrofon Durch Einbeziehung der Surround Kanäle des Raummikrofons in die Mischung, wird auch hier ein beeindruckendes Abbild des mächtigen Kirchenkörper wiedergegeben. Es resultiert ein wunderbarer Raumeindruck der Kirche. Ausschließlich bei leiseren Chorpassagen kann der Gesang den Raum wenig ausfüllen und der Pegel der Surround Mikrofone fällt ab. Die Kanäle fügen sich sehr gut in das Gesamtbild ein, Schallereignisse werden nicht bei den Surround Lautsprecher lokalisiert, sondern es kommt zur Vervollständigung und Erweiterung das Abbilds. Die vorderen beide Kanäle des Raummikrofon verbreitern wiederum das Abbild und schaffen einen Übergang von der Front hin zu den Surround Kanälen. Dies führt zu einem wärmern und brillanteres Klangbild, nimmt jedoch bei zu hohem Pegel INA 3 an Definition. Das Raummikrofon ermöglicht wie schon im ersten Abschnitt ein überzeugenden rundum abdeckendes Klangbild und sorgt so für den entsprechende Einhüllung Abschnitt 3: Schauspieler In einem weiterer Abschnitt des Konzertes tragen Schauspieler Texte vor und bewegen sich dabei entlang des Mittelgangs der Kirche. Die Sprachdarbietung wird daher durch das nach vorne gerichtete Hauptmikrofon kaum übertragen. Allerdings bewegten sich die Sprecher mit mehr oder weniger Abstand um das Raummikrofon. Es werden daher für diesen Abschnitt ausschließlich die Signale des IRT Kreuzes verwendet. Das Ergebnis diesbezüglich ist ein sehr geringer Pegel und die Stimme ist auch auf den Kanälen des Raummikrofon schwer verständlich. Die Sprache kann die Kirche nicht ausfüllen, wirkt extrem dünn, und auch wenn sich der Schauspieler in geringerer Nähe zum Raummikrofon aufhält, 64

65 Surround Aufnahme Franziskanerkirche so trifft bei den Mikrofonen kaum Direktschall ein und die Stimme wirkt stark verhallt. Die Hauptmikrofone sind hier also deutlich an ihre Grenzen gestoßen. Wenngleich das Raummikrofon einen guten Eindruck über das Räumliche Volumen der Kirche gibt und die Verlorenheit einer einzelnen Stimme vermittelt, wären diese Sprachaufnahmen aufgrund des geringen Pegels nur eingeschränkt verwendbar. Hier kann nur ein Ansteckmikrofon für die beiden Schauspieler für den benötigten Direktschallanteil und somit für Pegel und Verständlichkeit sorgen. 65

66 Resümee und Ausblick 9 Resümee und Ausblick Mittlerweile gibt es eine beachtliche Anzahl an etablierten Mehrkanal Aufnahmeverfahren, welche Verbreitung gefunden, und sich bereits in der Praxis bewährt haben. Durch sorgfältige Berücksichtigung psychoakustischer Bedingungen können somit die Grenzen der 2 Kanal Stereofonie überwunden, und die Möglichkeiten des 5.1 Formats ausgereizt werden. Es resultiert eine neue Dimension in Sachen Einhüllung und Raumeindruck. Die Konzepte unterscheiden sich ebenso wie die bevorzugten Einsatzgebiete, Möglichkeiten und Klangeigenschaften. Bei MMAD beziehungsweise der Idealen Nierenanordnung INA steht die Abdeckung des gesamten Aufnahmebereichs nach Gesichtspunkten des stereofonen Aufnahmewinkels im Vordergrund. Dabei werden durch MMAD verschiedenste Kombinationen von Abdeckwinkeln ermöglicht. OCT konzentriert sich hingegen auf die Trennung der Bereiche L-C, C- R um Übersprechen zwischen den Kanälen zu minimieren und somit dem Drei- Phantomschallquellen-Problem entgegenzutreten, sowie die 2/0 Kompatibilität zu verbessern. Demgegenüber basiert der Fukada Tree auf dem Decca Tree, eine Aufnahmeanordnung, die schon seit Jahrzehnten für gute räumliche Klangeigenschaften bekannt ist. Für eine besonders beeindruckende Übertragung des Raumanteils empfiehlt sich der separate Einsatz einer Raum - Mikrofonanordnung in Kombination zum L-C-R Frontsystem. Durch Ergänzung mit Stützmikrofonen resultiert das Konzept Haupt- / Raum- / Stützmikrofon welches schließlich auch bei der Konzertaufnahme in der Franziskanerkirche Anwendung fand. Bei der Aufnahme stand es im Vordergrund, den Raumeindruck der Kirche möglichst natürlich zu übertragen. Die Kombination von INA3 und IRT Kreuz konnte dabei voll überzeugen. Das IRT Kreuz sorgt für entsprechend Einhüllenden Charakter der Aufnahme und überträgt den indirekten Schall reflektiert durch den Kirchenkörper sehr natürlich. Durch die Beimischung der vorderen Kanäle des IRT Kreuzes sowie der Stützmikrofone zum Front Abbild, 66

67 Resümee und Ausblick resultiert ein volleres und wärmeres Klangbild, nimmt jedoch INA3 an Direktheit und Definition. Obwohl sich auch in der Mehrkanal Stereofonie einige Aufnahmesysteme fest etabliert und bewährt haben, gibt es im Unterschied zum Zweikanal Stereoverfahren bei der Mikrofonierung für das 5.1 Format noch keine festgefahrenen Standards. Es bietet sich daher Spielraum für weitere Versuche, Vergleiche oder auch unkonventionelle Experimente. Stets in Erinnerung halten muss man sich den Umstand, dass die technischen Voraussetzungen beim Konsumenten größtenteils nicht den Idealbedingungen entsprechen. Geringe Nuancen bei den verschiedenen Aufnahmesystemen relativieren sich, sobald die Abhörbedingungen beim Hörer unbefriedigend erscheinen und Lautsprecher willkürlich angeordnet werden. Interessant wird in Zukunft sein, inwieweit neue Entwicklungen das 5.1 Format einholen und die herkömmliche Mehrkanaltechniken durch Konzepte wie Wellenfeldsynthese oder Binaural Room Scanning abgelöst werden. 67

68 Literaturverzeichnis Anhang A: Literaturverzeichnis [1] Dickreiter, M.: Mikrofon-Aufnahmetechnik; S.116ff; ISBN ; Hirzel Verlag, 2003 [2] Dickreiter, M.: Handbuch der Tonstudiotechnik; Band 1 S.118ff; ISBN ; K. G. Saur Verlag, 6.Auflage, 1997 [3] J, Blauert.: Die Trägheit des Richtungshören bei Laufzeit- und Intensitätsstereofonie; S.287ff; Acoustica 1970 [4] J, Blauert.: Räumliches Hören; Hirzel 1985 [5] Birkner, C.: Surround Audioformat der Zukunft; S.37; ISBN ; PPV Verlag, 2002 [6] ITU-Empfehlung.: Recommendation ITU-R BS Multichannel Stereophonic Sound System with and without accompanying Picture; Genf 1992 [7] Sengpiel Audio; Wiedergabe Sourround Sound 5.1 nach Itu-R BS.775; UDK Berlin, 2003 [8] Silzle, A.; G.: HDTV-Multichannel sound: Studx on imaging quality of the center loudspeaker; 16.Tonmeistertagung, S ; ISBN ; 1990 [9] Camerer, F.: Surround Sound Microphones; Vortrag FH St.Poelten, 2007 [10] Theile, G.: Multichannel natural Music Recording based on Psychoacoustic Principles; S.13; AES Convention, Paris, [11] Dickreiter, M.: Handbuch der Tonstudiotechnik; Band 1 S.288ff; ISBN ; K. G. Saur Verlag, 6.Auflage,

69 Literaturverzeichnis [12] Birkner, C.: Surround Audioformat der Zukunft; S.102; ISBN ; PPV Verlag, 2002 [13] Sobtzick, C.: Williams Microphone Array Untersuchung der Gestaltungsprinzipien in Hinblick auf die Wiedergabequalität; 2008 [14] Michael Williams, Guillaume Le Dû.: Multichannel Microphone Array Design, 108.AES Convention, Paris, [15] Williams, M.: Microphone Arrays for Stereo and Multichannel Sound Recording; 2004 [16] Ederhof, A.: Das Mikrofonbuch; S.219f; ISBN ; Carstensen Verlag, 2004 [17] Herrmann, U; Henkels, V.: Mikrofonierungen für den 3/2 Stereo Standard; 1997 [18] Produktinformation SPL.: Empfehlung für einen neuen Standard Atmos 5.1 [19] Betz, G.: Surround Aufnahmen, praktische Erfahrungen S.485f. in TMT21 [20] Schoeps.: Surround Recording Techniques; S.3f; 11/2006 [21] Schoeps.: OCT Recording Technique; [22] Schoeps.: Surround Atmo Anordnung: IRT Mikrofonkreuze; [23] Theile, G.: Multichannel natural Music Recording based on Psychoacoustic Principles; S.26; AES Convention, Paris, [24] Schoeps.: Surround Recording Techniques; S.12; 11/2006 [25] Theile, G.: Mikrofon- und Mischkonzepte für 5.1- Mehrkanal Musikaufnahmen; S396 in TMT 21; 69

70 Literaturverzeichnis [26] Produktinformation Schoeps.: Doppel MS Surround mit Double MS Sets; [27] Ederhof, A.: Das Mikrofonbuch; S.226f; ISBN ; Carstensen Verlag, 2004 [28] Produktinformation Schoeps.: Kugelflächenmikrofon: Surround- Mikrofonsystem nach Bruck mit KFM360 und DSP-4 KFM 360; [29] Betz.G.: Surround Aufnahmen, praktische Erfahrungen S.494. in TMT21 [30] Birkner, C.: Surround Audioformat der Zukunft; S.100f; ISBN ; PPV Verlag, 2002 [31] Wöhr, M.; Theile, G.; Goeres, H.-J.; Persterer, A.: Room-related balancing technique: a method for optimising recording quality [32] Wöhr, M.; Nellesen, B., Theile, G.: Studies on the selection of the main microphone method (German). 14. Tonmeistertagung, 1986, S (ISBN ), aus [33] [33] Theile, G.: Multichannel natural Music Recording based on Psychoacoustic Principles; S.6; AES Convention, Paris, [34] Theile, G.: Multichannel natural Music Recording based on Psychoacoustic Principles; Extended version of the paper presented at the AES 19 th International Conference, Mai 2001 [35] Holman, T.: Surround Sound Up and Running; Second Edition; Focal Press,

71 Internetrecherche Anhang B: Internetrecherche Sengpiel Audio; Wiedergabe Sourround Sound 5.1 nach Itu-R BS.775; Schoeps.: OCT Recording Technique; nd.pdf Schörmaier, M.: Aufnahme- Mikrofonierungstechniken für 3/2 Surround Sound; Schoeps.: Surround Atmo Anordnung: IRT Mikrofonkreuze; 1_Rec.pdf Recommendations for Surround Sound Production; Written by Producers and Engineers Wing Surround Recommendations Committee; e,de.html AKG Produktinformation.: AKG Perception 170; 71

72 Abbildungsverzeichnis Anhang C: Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Wiedergabeanordnung für 3/2 nach ITU-R BS.775 [7] Abb. 2: 3 Phantomquellen Problem bei 3 Mikrofonen [10] Abb. 3: Abdeckung des gesamten Aufnahmebereichs bei Critical Linking zwischen allen fünf Segmenten [14] Abb. 4: Positiver Offset von 20 ; Der linke Rand des SRA steht parallel zur linken Mikrofonachse [14] Abb. 5: Critical Linking zwischen den Segmenten FLS und FRS [14] Abb. 6: Symmetrische Anordnung ohne Offset [14] Abb. 7: Intensität- und Zeitoffset durch Mikrofonposition [14] Abb. 8: Mikrofonanordnung bei INA-3 [34] Abb. 9: Mikrofongeometrie bei INA-5 [34] Abb. 10: ASM 5 Surround Mikrofon von Brauner [9] Abb. 11: SPL Atmos 5.1 Surround-Mischpult [9]. 30 Abb. 12: OCT Anordnung [21]...32 Abb. 13: OCT Anordnung mit seitlicher Einsprechrichtung der Supernieren [21] Abb. 14: Bassausgleich mittels zwei Tiefpass gefilterten Kugeln [21] Abb. 15: Bassausgleich mittels einem Druckempfänger [21] Abb. 16: OCT 2 Anordnung mit vorversetzter Niere [21] Abb. 17: OCT Surround Anordnung [21] Abb. 18: OCT Surround System auf Halterung [21] Abb. 19: Erweiterung des OCT Systems mittels IRT Kreuz [21] Abb. 20: Hamasaki Square als Erweiterung von OCT [21] Abb. 21: IRT Kreuz mit 4 Nierenmikrofone [22] Abb. 22: IRT Kreuz bei Atmo Aufnahmen [22] Abb. 23: Auswirkung von d auf die subjektive Einhüllung [34] Abb. 24: Typische Decca Tree Anordnung [20] Abb. 25: Decca Tree [20] 44 Abb. 26: Aufbaugeometrie des Fukada Tree [34] Abb. 27: Schematische Darstellung der Doppel-MS Technik [26] Abb. 28: Doppel MS Anordnung in Windschutz [26]

73 Abbildungsverzeichnis Abb. 29: KFM 360 Kugelflächenmikrofon mit zwei Achten [24] Abb. 30: Schematische Darstellung des Funktionsprinzips [24] Abb. 31: Empfohlene Gestaltung des Delay bei Einsatz von Stütz- Haupt- und Raummikrofon. [33] Abb. 32: Downmixgleichung 3/2 auf 2/0 [34] Abb. 33: Schematische Darstellung des Reflexionsmusters beim Downmix [34]...54 Abb. 34: Franziskanerkirche Wien...56 Abb. 35: Kondensatormikrofon AKG Perception Abb. 36: Finales Mischverhältnis bei Abschnitt Blasensemble Abb. 37: IRT Kreuz als Raummikrofon Abb. 38: Equalizer Einstellung für LFE Kanal Abb. 39: Chor mit Blasensemble im Vordergrund Abb. 40: Finales Mischverhältnis von Abschnitt Chor

74 Verzeichnis der Tabellen Anhang D: Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Spurbelegung für die Aufzeichnung im 5.1 Format auf ein 8-Spur-Medium [6]...15 Tabelle 2: Aufbaugeometrie für verschiedene Aufnahmewinkel bei INA-3 [16]...26 Tabelle 3: Aufnahmesektoren von INA 5 [34]

75 AKG Perception 170 Anhang E: AKG Perception 170 Frequenzgang Polardiagramm 75